4.3 工艺设计

Ⅰ工艺平面布置

4.3.1  一体化预制泵站应使进出水管水流顺畅，水泵运行稳定，站内泥沙及杂物沉积少，必要时应结合计算流体动力学（CFD）等方法模拟运行工况，使一体化预制泵站高效运行。例如，用CFD进行管路的水力优化设计，防止产生进水段配水不均、出水段出水不畅等不利流态：用FD进行井筒内部的空气流体力学模拟，评估通风散热系统的工作状态和效果，使通风设计满足井筒内的电机、控制柜等正常工作要求。

4.3.2  干式一体化预制泵站井筒底部设置集水坑和排水泵是用于排除管路和水泵拆装维修过程中可能产生的积水。

  Ⅱ集水池

4.3.3
    4  多井筒并联的泵房，所有井筒之间应连通，使得运行时每个井筒内的水位保持一致。但每个井筒的水泵，可采用不同的启停液位，轮值运行，逐台启动或逐台停运。

4.3.5  排水一体化预制泵站集水池的最高液位和最低液位之间体积为集水池的有效容积。当集水池有效容积过小，会导致电机频繁启停而过载：当有效容积过大，水泵运行周期过长，增加了沉淀和堵塞的风险。因此合理确定集水池有效容积是池型优化设计的关键。

    在我国现行泵站设计相关规范中规定：污水泵站集水池的容积不应小于最大一台水泵5min的出水量，如水泵机组为自动控制时，每小时开动水泵不得超过6次：雨水（合流污水）泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵30s的出水量。这些规定是为了保护较大功率的常规水泵的电机。但随着水泵性能不断提高，对于一体化预制泵站，考虑到其集成度高、占地小的特点，需尽量减少集水池的容积，因此，采用自控水平高（包括远程控制、水泵自动轮值和水泵故障自动切换以及定期一体化预制泵站排空等功能）的水泵控制系统，配备启停次数高的水泵电机。目前，国内外一体化预制泵站配备水泵的最大允许启停次数一般为10次~30次。

    在欧洲现行的泵站设计相关规范DSEN752-6“Drain and sewer systems outside buildings-Part6：Pumping installations"第七章“Design of pumping stations”7.2条“Wet well design”中规定，湿井的尺寸和详细设计需基于最大和最小流量需求确定。启泵和停泵液位之间的有效容积应根据设备制造厂商推荐的启停次数确定。启动水位需考虑水泵运行条件。根据此规范，一体化预制泵站的有效容积主要与配套水泵的启停次数和一体化预制泵站的设计流量相关。
         推导过程如图3、图4所示。

       
图3    水泵运行周期  T

图4     水泵最小运行周期和流量的关系

   

    式中： 
    T _s一水泵待机时间（h）；

    T _p一水泵运行时间（h）。

   

    由图4可知，当Q _ww/Q _p=0.5时，T _p=T _s，此时启停次数达到最大值，周期最短。代入下式，得：

     将（2）代入（7），就得到公式（4.3.5）。

   式中：
    T _min——水泵最小运行周期（h）；

    Q _ww——一体化预制泵站入流流量（m ³/h）。

   此外，《给水排水设计手册（第2版）第5册城镇排水》

3.1.6  “集水池”第4条“集水池有效容积”中规定：在液位控制水泵自动开停的泵站，可以用集水池的来水和每台水泵抽水之间的规律推算出有效容积的基本公式为：

    式中：
    V _min——集水池最小有效容积（m ³）；

    T _min——水泵最小工作周期（s）；

    Q——水泵流量（m ³/s）。

    因此，集水池的最小有效容积与水泵的出水量和允许的最小工作周期成正比。只有单台泵工作时，所选水泵的流量为来水量的2倍，则泵的工作周期最短。其中T _min=1/Z _max，上述公式（8）与公式（4.3.5）是一致的。

4.3.6  分离式集水池指在一体化预制泵站主体之外单独设置井筒或其他构筑物，其有效容积与主体内集水池有效容积之和应大于或等于本标准公式（4.3.5）的计算值。

Ⅳ      管路系统

4.3.17  柔性连接可防止外部管道的应力和不均匀沉降对一体化预制泵站的破坏。

4.3.20  给水系统的管道增压一体化预制泵站，水泵进口应设置检修阀，进水主管上应安装压力传感器和双向排气阀，防止进口压力过低和积气、窝气的产生。