浅谈二级抽水泵站中自压引流技术的应用

摘 要：二级抽水泵站压力管道自压引流技术用于长距离抽水，压力管道较长，且一级泵站位置较高的二级抽水泵站。选择合适的地理位置把一级泵站的调节水池建设在较高的位置，同时沿输水管道方向选择远距距离外较低的位置建设二级泵站调节水池，通过长距离自压引水管道将水输送到二级泵站的调节水池中，再建设二级泵站提水到高位水池。通过该技术将二级泵站间长距离的压力管道变为自流管道，可以用价格较低的塑料管道替换昂贵的压力钢管，较大节约工程投资。因塑料管材可采用较大管径，管道沿程水头损失小，减少水头损失，可以明显降低二级泵站的扬程，减少长期运行费用。

关键词：自压引流技术 二级泵站 应用

山丘区由于比较特殊的地形条件，大部分河流、水库及池塘等水源地位于较低的沟谷和洼地，而考虑防洪安全等因素，当地居住的群众和建设的各类企业往往处在较高地带，这些居民和企业在用水的时候就需要兴建抽水泵站。在山丘区兴建的工业和民用供水工程，经常需要利用二级抽水泵站将水从较低的水源地抽到高位水池，然后再供用水户使用。常用的设计是在水源地附近建设一级抽水泵站，由一级抽水泵站将水通过压力管道抽至调节水池，然后在调节水池处建设二级抽水泵站，从调节水池中由水泵通过长距离的压力管道将水抽到高位水池，然后输送到用水户。二级泵站的设计应考虑方案的合理性、运行费用及投资的经济性等方面的问题，泵站的设计要进行不同的方案比较，优化组合，自流与提水相结合就是一个很好的思路。对于一些自然条件合适的地区，在二级抽水泵站中采用自压引流技术，即利用地形条件，在一级泵站的调节水池和二级泵站调节水池间设计建设一段较长的自流引水管道，减少压力管道长度和降低管道沿程损失，可以达到减少投资，降低运行成本的良好效果。

1.二级泵站中自压引流技术的适用条件和技术原理

1. 1二级泵站中自压引流技术的适用条件

自压引流技术适用于用于长距离抽水，压力管道较长，且有可以利用的地势高差条件的二级抽水泵站。在抽水的水源地附近需要有较高的位置可以兴建一级泵站的调节水池，同时在远离一级泵站且距离最后高位水池较近的地方有较低的位置可以建设二级泵站调节水池，可以利用地形高差建设一条自流管道，能将水从一级调节水池自压引水到较远的二级泵站调节水池中。1.2二级泵站中自压引流技术的原理

传统的二级泵站是由一级泵站将水通过水泵及压力管道从水源地抽到调节水池后，建设二级抽水泵站进行水泵加压，将水通过压力管道抽到高位水池中。二级泵站中自压引流技术的原理是在一级抽水泵站位置选择较高的地方兴建1号调节水池，同时沿输水管道方向在远离1号调节水池的地方选择低于一级泵站调节水池的位置再建一个2号调节水池，在2个调节水池间利用地形高差建设一条自压引水管道，一级泵站将水抽到1号调节水池，水池间的高差使水通过一般管道自压引流到2号水池，同时在2号调节水池处建设二级泵站，将水抽到高位水池。通过以上设计，将1级泵站和二级泵站之间长距离的压力管道替换为一般管道，并且由水头克服长距离的水头损失自压引流然后，由二级泵站将水抽到高位水池中。其技术关键在于把一级泵站的调节水池建设在较高的位置，同时选择适宜的较低的位置建设二级泵站调节水池，通过长距离自压管道将水输送到二级泵站的调节水池中，将长距离的压力管道变为自流管道，用高差克服管道水头损失。

考虑运行管理方便等问题，一级泵站和二级泵站的设计抽水流量应相等，自压引水管道的引水过流流量应等于或稍大于泵站的设计抽水流量，同时在布局合理的前提下，应尽可能使2个调节水池间的自压引水管道长度最大化，使这项技术的优点尽可能发挥出来。

2.二级泵站应用自压引流技术的优点2.1节能降耗，降低运行费用

传统的二级抽水泵站一级和二级泵站水泵出水管全线均需安装压力管道，而在二级泵站中应用自压引流技术，把一级和二级泵站间的部分压力管道替换为自流管道，因这段自流管道可以采用压力等级较低的PE、PVC等一般塑料管材，因此可以采用较大的管径，而压力管道一般采用高压钢管，因成本较高只能采用较小管径，因此较大管径自压管道内输水的流速和压力管道内的流速同比较小，再加上塑料管道的管道内壁糙率远远低于钢管的内壁糙率，因此采用自压引流的这段塑料等管材管道的沿程损失相比采用压力钢管的沿程损失大大降低，管道间的总水头损失可以减小很多，因此通过这种布设可以明显降低二级泵站的总扬程，降低泵站总装机动力，减少长期运行费用。

2 . 2节约投资、提高效益

通过在二级抽水泵站中使用自压引流技术，虽然需要在自压引水管道的首段和末端各建设一个调节水池，但在设计时考虑一级和二级泵站设计抽水流量和自压引流管道的引水流量基本相等，调节水池容积并不需要建设很大。而且自压引流管道可以用价格较低的塑料管道替换昂贵的压力钢管，虽然自压引流管道采用的管径要大于压力管道的管径，但管道内水压压力等级较低，可以选择壁厚较小的塑料管材，建议选择塑性较好的PE等管材，管材的单位价格仍低于压力钢管，较大节约工程投资。

3.二级泵站中自压引流技术的应用实例

该技术在河南省嵩县非金属矿业公司供水工程得到成功应用，该公司为生产氟化氢的大型企业，位于陆浑水库以东的丘陵上，生产用水量较大，而企业周围无可靠水源，需从3.7公里外建泵站抽水使用。公司供水泵站采用二级泵站，设计抽水量200m3/h，水源为300米深井1眼。泵站总体布置为：在距离水源井300米外的高地上修建容积100m3的1号调节水池，由一级泵站将水抽到1号调节水池，然后沿设计输水管道的方向2570米外，选择低于位置较低、适宜建设二级泵站的位置建设容积300m3的2号调节水池，1号调节水池和2号调节水池间的高差为+6.0米，在1号调节水池和2号调节水池间设置自压引流PVC管道，管径为D315mm，管长2570米，引水流量200m3/h。在2号调节水池旁边建设二级泵站，将水从2号调节水池通过1150米的压力管道抽到高位水池中，二级泵站压力管道采用D219mm螺旋钢管。见图1。

该泵站设计采用自压引流技术将一级泵站和二级泵站间的2570米压力管道钢管替换为PVC塑料管道，管道投资费用减少，同时减去建设调节水池多出的部分建设费用，共可节约工程投资约二十万元，减少的管道沿程损失降低提水站水泵电机功率15千瓦，按泵站每天工作14小时计算，每年可节约电能7.7万度，效益十分可观。嵩县非金属矿业公司供水工程二级抽水泵站采用自压引流技术非常成功，该项目2010年获得嵩县科技进步一等奖。

采用自压引流技术的二级抽水泵站与传统的二级泵站相比，具有技术合理，投资节约，运行费用低，节能降耗等优点，其经济效益和社会效益十分明显。

参考文献：

陈子山.水泵及水泵站[M].郑州：黄河水利出版社，1999：64-218.