近几年全国多处地区尤其是广东地区降雨量较大， 发生了较大的洪水，给人民的生命财产带来较大的损失， 已引起政府对排涝项目的重视。目前广东省兴建的大大 小小排涝泵站较多，而排涝泵站与供水或灌溉泵站相比 有着不同的特点，所以关于排涝泵站的供水系统设计也 有相应的设计特点，笔者因为工作关系有幸参与了数量 较多旧泵站项目的安全鉴定及新建排涝项目的设计咨 询，对这个课题积累了一点心得体会，以下就广东地区排 涝泵站的技术供水系统设计相关问题作专门的探讨，或 许对其他省份地区的排涝泵站设计有借鉴意义。
1 概述
近年广东地区降雨量大发生洪水灾害较多，新建 或重建排涝泵站的需求较为迫切。在较容易发生水灾 的区域，排涝泵站一般设置在河道与外江交接处，并且 一般与水闸结合使用，平时未发生水灾时，且内河水位 高于外江水位时，开启水闸排水，当河道流量过大，水 位上升较快超出水闸的排洪能力时或外江水位高于内 河水位时，就必须启动排涝泵站进行排洪。
泵站的排洪流量是根据河道的排洪标准而定，随 着排洪标准的不断提高，现在新设置的排涝泵站流量 有不断增加的趋势。而随着水利工程技术的不断更新， 新建排涝泵站设计又不断有新的要求。
技术供水系统在排涝泵站设计中虽然只是一个附 属部分，但作用非常重大，关乎到水泵机组能否正常运 行，进而影响到整个排涝泵站的安全运行，对涝区人民 的生命财产安全有重大意义，所以正确选择技术供水 系统方案至关重要。
2 排涝泵站的特点
排涝泵站与普通供水泵站或者灌溉泵站相比，既 有共同点也有不同的特点，共同点都是通过水泵将水 介质加压提升一个高度，泵站的布置形式、里面的设备 配置大体上相近。
不同之处，供水泵站是以供水或者灌溉为主，水质 一般较好，泵站使用率较高而且运行时间较长，而排涝 泵站一般使用率较低，通常仅在排涝期运行，运行时间
也较短，较之供水泵站和灌溉泵站，排涝泵站流量一般
比较大而扬程相对较低，单台水泵机组流量也比较大， 扬程较小；泵站台数一般是3~6 台，机组以立式轴流式 机组居多，近年来也有采用卧式混流水泵机组的尝试。 另外，排涝泵站的水质变化较大，有水质较好的， 也有水质较差的。由于排涝泵站一般是针对居民生活 区域，洪灾或内涝发生时，夹带来沿河许多垃圾及生活 排水、工业废水等，造成污染，甚至成为黑臭水体，这种 情况下，对泵站的技术供水水源选用有较大影响，选用 水源就要慎重考虑，既要保障泵站水泵机组的安全可 靠运行，也要考虑到尽量降低运行成本，节约资源。
3 技术供水系统的作用和要求
3.1 技术供水系统的作用
技术供水系统的用途：主要用于冷却水、润滑水、 机组检修后进水管的充水，以及有关辅助设备的用水 等，这部分称为技术供水，占整个水系统的85%左右。 其次是供给机房和设备用水，还有消防、清洗和生活用 水等。这部分用水占整个供水系统约15%左右。
（1）主要用于轴承润滑。
为保证水泵的正常运转，需要对水泵机组的冷却、 润滑进行技术供水。排涝泵站选用的水泵以轴流式立 式居多，电动机冷却一般采取风冷形式，不需要用冷却 水，2018 年有些新建项目采用卧式混流水泵，电动机 也不需要水冷却，但电动机轴承及水泵轴承需要不间 断供应清水进行冷却与润滑，如果轴承的冷却供水断 流，则水泵机组不能运行。
（2）用于消防系统。
按照《泵站设计规范》及《水利水电工程机电设计 技术规范》，泵站必须设置消火栓系统，消火栓系统用 水并入技术供水系统中，
（3）用于生活用水。
泵站的工作人员平时的生活用水，包括饮用、盥 洗、卫生间用水。
3.2 水质要求
供水系统的水质要求，该泵站各用水对象对水质有 较高要求：为避免堵塞和磨损供水管道及其配件，水中应 不含漂浮物；泥沙平均粒径最大不得超过0.1mm，水中粒 径在0.002 5mm以上的含沙应不超过含沙量的5%；为避 免主管道及冷却器内形成水垢，致使传热效果不良，冷却 水应是软水，暂时硬度不宜大于8～12度；冷却水的pH 值应呈中性，以防止对管路与用水设备的腐蚀。
3.3 水压和温度要求
除了水质要求还有温度要求和水压要求，水温一 般要求在（4～30）℃之间，以保证冷却的效果；水压和水 量方面应满足全站供水系统的需要，同时进口水压要 求稳定在（0.1～0.2）MPa 之间，既能保证冷却水量和流 速，又不会因为高压力损坏冷却器产生冷却水渗漏，影 响润滑油油质劣变。
4 技术供水系统设计要点
4.1 水源选用
根据规范要求，技术供水系统的水源应该考虑配 置备用水源，以此划分，水源的配置可分为主用水源和 备用水源。主水源的选用是以附近所有水源中最为可 靠和经济为原则，备用水源是在主水源停用的情况下 采用的替补方案，可靠性仍然是要考虑，但经济性可以 略为欠缺。
4.1.1 作为技术供水系统的主水源选用
（1）前池取水。
这是泵站常见的一种方式，在前池取水经沉淀过 滤或设过滤器然后作为技术供水系统的水源。采取这 种方式的前提是前池水质较好，不会造成水泵轴承的 损害。这种方式的采用因情况而异。排涝泵站中也有水 质较好的情况，可以直接从前池中取水作为技术供水 系统水源，也有从前池取水后再建一个沉淀池，将水过 滤沉淀后再用水泵加压进入技术供水系统的。
若前池水质较差，甚至黑臭水体，则不考虑采用前池 取水而应该考虑其他水源，否则会给水泵轴承带来损害。
（2）采用市政供水系统。
对于水质较差、不能从前池取水的情况，可考虑接 市政自来水管由市政供水。自来水水质好，且有一定水 压，当水压足够时，供水系统更为简单，可以直接供水 满足技术供水的要求，若水压不够可以通过加设水泵 和高位水箱来提升压力。这个方案水质好，供水较有保 证，而且泵站本身也需要生活用水，自来水系统很好地 解决这个问题。
采用市政供水的缺点也是显然易见，运行成本相 对较高，资源耗费较大。考虑排涝泵站使用率较低，而 且一次洪水排涝期通常仅为24 h 以内，所以此方案所 耗费的成本仍然为可承受。在广东地区水资源相对丰 富，自来水供应较充足，新建的泵站中，如广州番禺西 海咀新建泵站技术供水系统所采用的水源就是采用自 来水方案。还有不少在建泵站，如汕头南凤泵站等也是。
（3）外江取水过滤或地下水等其他水源。
考虑从相对较为清洁的外江水过滤后作为供水系 统水源。也可以考虑采用开挖水泵井形式取水，地下水 较为清洁，但渗流量较小，一般不足以满足技术供水量。
（4）循环过滤水。
考虑节约用水，可采用循环过滤水系统。冷却之后 的水经过收集回收，设过滤池，经过沉淀、过滤，再补充 新的干净水源。这个系统需要设置冷却装置，通常是在 系统的高处（屋顶）设置冷却塔，冷却之后再循环利用。 补水考虑采用自来水，这种方式较为节水，但增加了一 次投资及冷却降温的能耗。
4.1.2 考虑备用水源
按照规范要求，排涝泵站的技术供水必须配置备 用水源。若主要用水取自前池，那么可以考虑采用自来 水作为备用水源，或者采用地下水及其他较清洁水源， 若前池水质较差不能采用，那么主要水源一般是选用 市政自来水，而备用水源可考虑地下水或其他较为洁 净水源。当附近较难获取洁净水源时，可考虑建水塔储 存或者挖机井形式作为备用水源。
4.2 技术供水系统流量的确定
技术供水量的确定原则是要保证本站内所有用水 的用量要求，并且供水量不能过大，要以合适为宜。计 算方式如下：
Qj=Qb+Qx+Qs
式中Qj—技术供水量；
Qb———水泵轴承冷却用水量；
Qx———消火栓系统用水量；
Qs———泵站生活用水量。
以下分别是水泵冷却和润滑用水、消防用水、生产 生活用水的用量计算方式：
（1）单台水泵的用水量。
单台水泵的冷却润滑用水量可以由水泵厂家提供 资料确定，若无厂家资料，可参照《泵站》（丘传忻编 著）里面相关的章节提到计算方式来计算：
① 电动机推力轴承及上下导轴承的冷却用水量 推力轴承用水量可以按照轴承磨摩擦损耗的功率△Nt 进行计算：
△Nt=P μ·u 1 000（kW）
所需的冷却水量qt为
qt= 3 600△Nt
c△t （m3/h）
式中 P———推力轴承轴向总负荷，包括轴向推力转动 部分的重力组成；
u———推力轴承平均摩擦速度（m/s），一般取轴 瓦2/3直径为摩擦半径R（m），当电动机转速为n（r/min） 时，推力轴承平均摩擦速度为u=πRn/30（m/s）；
μ———镜板与推力轴承的摩擦系数，一般取 0.001 左右；
c———冷却水比热，可取 值4 186.8 J/kg·k；
t———进出水温差，一般取（3~5）℃。
一般认为，上下导轴承所需的冷却水量相等，且为 推力轴承水量的10%~20%，故上下导轴承所需的总冷 却水量为：
qd=2（0.1~0.2）qt
② 电动机冷却供水。
排涝泵站一般选用的电动机为空气冷却，若选用 水冷式，那么电动机的冷却用水量如下计算：
qd= 3 600△Nd
c△t （m3/h）
式中 qd———电动机空气冷却器所需水量（m3/h）；
Nd为电动机损耗功率（kw）；
c———冷却水比热，可取 值4 186.8 J/kg·k；
t———进出水温差，一般取（2~4）℃；其中电动机 机械损耗计算为：
Nd= N（1-η）
η （kW）
式中 N———电动机输出额定功率；
η———电动机效率。
③ 水泵橡胶导轴承的润滑水量。
对于橡胶轴瓦，在正常的转速下所需的润滑水量 可按下式计算：
qw= 10k/Dpu2/3
c△t （m3/h）
式中 qw———橡胶轴承的润滑水量（L/s）；
l———轴瓦长度（m）；
Dp———轴颈直径（m）；
u———最大圆周速度（m/s）；
k———圆周速度有关的系数，一般取0.18；
△t———润滑水温差，一般取（3~5）℃；
c———冷却水比热，可取 值4 186.8 J/kg·k。
以上计算是参考《泵站》里面的相关内容，笔者认 为计算结果稍为偏大，比较保守，实际应用中很多工程 项目达不到这个计算值。因为计算中水温的温升取值 偏低，而实际中冷却水的温升往往比这个数值要大，随 着工程技术的进步发展，电动机的损耗也有所降低，而 且损耗产生的热量也并非全部由水冷却带走，这属于 传热计算的范畴，鉴于篇幅这里不作详细讨论，实际中 采用数据，可对比相同类型的泵站用水量，酌情减小。
（2）消防水量的确定。
消防用水主要是包括室外消防用水和室内消防用 水，由泵站厂房的规模确定。当排涝泵站主、厂房的体 积V和高度h处于以下范围时：
h≤24m，V≤10 000m3时，室内消防用水量为10 L/s； 1 500<V<5 000 m3时，室外消防用水10 L/s； 5 000<V<20 000 m3时，室外消防用水15 L/s； 如果泵站是有接市政自来水进水管的，室外消防 用水部分一般由市政供水负责，仅室内部分消防用水 计入技术供水系统。如果没有外接市政供水管，则室 外室内消防用水均要计入技术供水系统。
（3）生活用水量的确定。
这部分用水量较少，可以按照运行班次和人数，大 约每次25 L/人·班来计算。
4.3 系统设计
确定了系统的水源和用水量之后，接下来可以进 行技术供水系统方案设计。系统的方案可以有以下几 种形式：
（1）利用水泵自带的供水管。
有的小型泵站，没有设置技术供水泵，并非没有设 置技术供水系统，那是有些水泵，在水质条件较好的前 提下，利用水泵出口的自身水压，在水泵出口处自带一 个DN20 左右的接口，接上水管就可以直接供水给水 泵轴承，这种方式仅为供给水泵自身冷却和润滑使用， 消防、生活用水须另外设置。在以往流量较小泵站较多 采用这种方式。
这种方式比较简单有效，但也容易带来问题，水质 较差时杂质进入水泵轴承会带来损害，影响机组正常 运行，在杂质较多的河道不建议使用。
旧排涝项目中，西海咀泵旧泵站采用这种方式，新 建排涝项目中，汕头的铜盂泵站、星光泵站均采用这种 方式。
（2）利用市政供水管直供水。
由于前池水质较差不能采用，若泵站附近市政供 水压力足够（0.25 MPa~0.3 MPa），可直接引入供应泵站 的技术供水系统用，引入管径一般在DN100~DN200 之间，然后分出支管到各水泵机组供冷却润滑用水及 消防、生活用水。如果供水压力不足以满足消防系统要 求，则可以分开设置，市政供水直接供应水泵机组用水 及生活用水，而消防系统另外加设水泵加压。
（3）水泵加压系统。
这种系统在大中型排涝泵站种较为常见。技术供 水系统按照供水方式可分为直供式和自流式。
所谓直供式是由技术供水泵从水源取水后，经加 压直接供水给水泵的冷却或润滑，这个系统是由低位 水池、过滤器、水泵（有的加设变频装置）及管道、管道 阀门等组成。按流量形式，直供式又分定流量和变流量 供水两种。定流量的系统自流式是由技术供水泵从水 源取水后，经加压先输送上高位水箱，然后由水箱自流 给各用水点。这个系统是由低位水池、过滤器、水泵、高 位水箱及管道、管道阀门等组成。
系统按照直供式还是自流式设计，这个视运行情 况而设置，如果水泵开启台数比较固定，且基本上是全 部开启，则可以由技术供水泵直接供水。如果变流量运 行但仍然想采用直供式，那么就要设置变频供水系统， 可根据用水的流量变化来调整系统流量。
直供水的优点是水压有保证，特别是对于消防合 用的系统，消火栓要求水压较高，直供式水压一般能满 足要求。
若开启台数不确定，导致流量有变化，如果供水系统 不想设置变频供水系统，那么就要设置高位水箱，技术供 水泵先输送至高位水箱，然后由水箱自流给各用水点，自 流式的优点是因为有高位水箱的恒定水压，系统流量通 过各水泵机组开启用水较为灵活，技术供水泵可以选用 定流量参数，根据高位水箱的水位来控制起停，这样方式 较为简便。但缺点是高位水箱的水压不够大，有的情况下 因为厂房高度不够而影响消火栓系统的水压。
高位水箱的容积，一般至少按照泵站技术供水系 统15 min 的流量考虑，水箱总容积应包括消防用水 量。水箱可设置在主厂房或副厂房屋顶。水箱材质可用 不锈钢或者轻质玻璃钢制作。
供水系统的水压，不管是直供式还是自流式都必 须满足水泵轴承冷却润滑进水的最低水压要求以及消 火栓系统的最低水压要求，水泵轴承冷却润滑进水的 最低水压一般是（0.1～0.2）MPa，这个水压较容易满足， 而消火栓系统的是因为要满足充实水柱所需要的水压， 最低水压一般在0.25 MPa以上，当技术供水系统与消 防合用时，至少应保证消防用水点的最低水压要求。
（4）停机保护设置。
为保障水泵机组的正常运行，技术供水系统必须 设有水流保护开关与水泵机组连锁，机组进水管前后 配置有水流控制阀，若进水出现断流或异常，则水泵机 组停机。旧的排涝泵站许多没有设置保护装置，故当水 质较差时会给水泵机组造成损害。
5 系统设计案例
以下案例是已经建成的较为典型的水泵加压系统 排涝项目。
（1）案例一。
广东云安县六都电排站（由广东省水利电力勘测 设计研究院设计），总排水量95 m3/s，属于旧泵站改建 项目，规模属于II 等大（Ⅱ）型，其中旧泵2 台，每台21 m3/s，新加排水泵3 台，每台18 m3/s，均为立式混流泵。 其技术供水系统主水源是从前池取水进入低位水池， 然后用水泵抽至高位水箱再自流供应机组用水，水泵 启停由液位控制器控制。高位水池是原有的，共450 m3，同时供应新旧泵站厂内消防用水，备用水源是市政 自来水。见附图。
系统选用2台泵，一用一备，主要参数如下： Q=（131~243）m3/s，H=（46.6~38.3）m，N=37 kW。
（2）案例二。
西海咀新建泵站，规模属中型III 等，泵站设计流 量为35 m3/s，分4台立式轴流泵，单台流量为8.75 m3/s。 其技术供水系统是引入DN150 市政自来水为主水源， 直接供应给水泵用水和消防、生活用水，另外又从前池 取水作为备用水源，经过过滤后由水泵加压进入技术 供水系统。
两台水泵一用一备，型号为IS100-65-315，流量为 （30-50-60）m3/s，扬程为（34-32-30）m。
6 小结
综上所述，技术供水系统的设计重点与难点，在于解 决水源、供水水量的计算确定以及系统形式的选择等。 以上意见仅供参考，选用水源和供水系统方式都 可以有各种不同方案，所以不能千遍一律，应该在遵守 规范的前提下因地制宜，根据具体情况来选择合适的 方案。