宁波北仑4#污水泵站排海压力管设计

宁波北仑4#污水泵站排海压力管设计

1将4#污水泵站作为排海泵站来满足高塘工业园区的排污要求,更宁波北伦4号污水处理厂位于松花江街与明州街交汇处附近。规划期间，该泵站连接到岩河以西的污水处理厂和中间泵站。但目前位于岩河以西区域的高塘工业区招商引资速度很快,特别是麦芽公司的投产,要求岩河以西排污工程尽快实施。故将4#污水泵站作为排海泵站来满足高塘工业区的排污要求。本输水系统的设计难点在于确定管道、混合室的设计压力,而此压力则最终取决于水锤压力。2压力管系统该工程的设计与施工分成两个部分,即:北仑4#污水泵站、4#泵站排海压力管工程。泵站装机6台:H=201.88kPa,Q=1660m3/h(4用2备),目前装机3台(2用1备)。地下式泵房,压力管全长为4060m,DN10000,大泵出口段管径为DN500。由于压力管沿途要过河、已建路、海堤等,设有虹吸、倒虹吸段,故属于水泵扬程大、输水管线长、高程变化大的输水系统。这种系统在实际运行中极易发生水锤,而该工程又属于泵站与压力管线分开设计,故没有进行水锤计算。但从泵站运行安全、维修方便角度出发,在泵出口设置了缓闭止回阀,在泵站出口设置了调压井,从而降低整个系统的水锤压力,降低整个系统的设计压力,以节约土建、设备投资,提高系统运行的安全性。高程关系详见图1。3锤子计算3.1水泵扬程开度计算μτ0=av02gH0τ0μτ0=av02gΗ0τ0式中μ——水管特性常数,μ=av0/2gH0v0——阀门全开启时的管道流速,m/sa——介质的水锤波速(介质为水时,取a=1000m/s)H0——上、下游水头差或水泵扬程,kPaτ0——无量纲阀门开度(τ0为起始开度)阀门全开时,τ0=1.0,每台水泵流量Q=1660m3/h、扬程H=201.88kPa。因为最不利工况为2台水泵同时断电(目前泵站装机3台,为2用1备),届时管内流速v0=1.1742m/s。当上、下游水头差H0=88.10kPa,则μ=6.657,μτ0=6.657>1,属极限水锤。当H0=201.88kPa(水泵扬程),则μ=2.905,μτ0=2.905>1,属极限水锤。3.2最大水锤压力相对值采用下列公式:Hmax=(1+hm)H0式中Hmax——最大水锤压力,kPahm——最大水锤压力相对值对于极限水锤,hm=σ2+(σ+σ2+4−−−−−√)hm=σ2+(σ+σ2+4)式中σ——水管特性常数,σ=Lv0gH0Tsσ=Lv0gΗ0ΤsL——管道长度,L=4160mTs——阀门关闭时间,s水锤计算结果见表1。3.3系统水锤计算的目北仑4#污水泵站采用的HH44X—10型缓闭阀的工作原理如下:在进口端介质压力作用下,阀瓣自动开启到位,同时,液压缸内活塞上升到最高位置,阀门开启。当停泵或介质停止流动时,阀瓣在自重和回水压力下,首先迅速关闭到缓闭角位置,然后再慢关到全闭位置,以达到既停止介质大量倒流,又防止水锤升压的目的。另外,可旋转缓闭调节阀来调节缓闭时间长短(即可调节Ts),顺时针调节时缓闭时间延长,逆时针调节时缓闭时间缩短。主要性能参数:公称压力:1MPa介质流速:≤5m/s缓闭角:16°进行系统的水锤计算,目的就是找到合适的关闭规律,确定阀门关闭时间(Ts),从而确定土建结构设计强度,确定管道设计的工作、试验压力等级,确定调压井的高度等。通过水锤计算表可以看出:无论上、下游水头差,还是水泵机组的扬程,只当Ts≥40s时,即阀门从全开到全关要用40s时,管道中的水锤值分别小于320.65kPa、365.44kPa。根据水锤计算结果,扬程H=201.88kPa、关闭时间Ts=40s时的水锤压力值应选择较大值,据此确定4#泵站排海压力管工程的设计管道及混凝土结构的混合室内部工作压力为392.0kPa,试验压力为588.00kPa,从而确定管材为:泵站出口段、管桥段采用14mm厚钢管,压力管末梢段采用承插接口的预应力混凝土管。4停机及关闭条件合理①4#泵站调试期间,建议3台机组上安装的缓闭阀关闭时间确定为Ts≥40s。②正常运行期间,禁止2台机