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[摘要]针对吉林市三水厂旧系统和吉林省永吉县引松入口前镇取水泵站设计失误的实例浅析，阐述设计人员在设计工作中一定要严肃认真，搞好调查，掌握第一手资料，以规范为依据，认真计算，认真审核，避免出现原则性错误。以达到高质量设计，节能降耗，提高技术业务水平，有利于国计民生的目的。
[关键词]自流管线；输水管线；变频调速；总扬程；设计流量；水头损失；节能降耗
1. 近年来因设计失误造成泵站工程质量问题屡有发生，应引起重视
水是生命的源泉、社会发展的基础、文化孕育的摇篮。没有水生命将不复存在！就不会有灿烂的古代文化和现代文明！
地球上的水固然很多，但绝大部分是海水，淡水资源不到百分之三，而大部分分布在南北极的冰山雪原，仅有不到百分之一的淡水分布于人类居住的几大洲。随着工业的发展，有相当一部分水体被污染，水资源的珍贵可见一斑。中国在世界上属于水资源贫乏的国家，进行现代化建设和民族复兴，珍惜水资源尤为重要。吉林市是个丰水城市，美丽的松花江穿城而过，水资源人均占有率为全国平均水平的1.8倍，这是发展经济，加快城市建设的有利条件。然而，近年来，特别是上世纪70-90年代以来，有的设计部门因经验不足、调研考察不细、设计水平欠佳、执行规范力度不够、审核不严，甚至有的单纯为了挣钱而屈从甲方的“长官意志”，放弃原则。也有的甲方不与设计部门商量，在施工中改变设计等。凡此种种，造成了很坏的不良后果。以吉林市和永吉县口前镇为例，就曾有过这样的教训，工程投产后，未能达到设计要求，运行不长时间，因供水不足，仍然未彻底解决群众“吃水难”问题，又要张罗扩建，不仅造成资财的浪费，也严重影响着国计民生，这对于一个丰水城市来说，守着松花江吃水这么难，必然会使人们感到遗憾和忧思，应引起重视，以免今后重蹈过去的覆辙。
2. 设计失误泵站的实例与浅析
实例1：吉林市水务集团有限公司三水厂旧系统取水工程泵站设计。
吉林市水务集团有限公司三水厂旧系统始建于上个世纪70年代，1975年10月投产。按要求一期工程应形成取、净、送、配5万m3/d的能力；二期工程扩建于1988年，形成10万m3/d的供水能力。其中取水工程于1975年一次性完成(1988年又增加2台24SA－18B大泵)取水戽头设在松花江主流江心，两条DN1000钢筋混凝土自流管线，每条长350m。松花江最低水位182.43m，取水泵24SA－18B、500S－22A、14Sh－28水泵轴心分别高出最低江水位3.16m，2.66m和2.82m，水泵为真空式启动。到1988年二期工程投产时取水泵站内共安装5台机组，三种型号，其中：
24SA－18B机组2台，其参数为Q＝2500m3/h，H＝17.5m，配套电机功率为155Kw，允许吸上真空高度Hs＝5.7m；500S－22A机组2台，Q＝1800m3/h，H＝16.2m，配套电机功率为130Kw，允许吸上真空高度Hs＝5m；14Sh－28机组1台，Q＝1260m3/h，H＝16.2m，配套电机功率为75Kw，允许吸上真空高度Hs＝3.5m。
从以上三种型号的水泵性能参数可见：如果从允许吸上真空高度值分别减去对应的水泵轴心标高与最低江水位的差值，则三种型号泵所剩的真空高度值分别为2.54m、2.34m、0.68m。这些数值严重偏低，致使水泵抽力差，尤其是14Sh－28型水泵所剩的允许吸上真空高度值已经接近零，若水泵稍有点气蚀，或吸水管漏气，就可能抽不上水来。其主要原因是泵站的室内地面没有卧下去，至使水泵安装高度过高，使水泵轴心标高高于松花江最低水位，据说在施工时泵站底部遇到岩石，当时施工力量也比较弱，经领导与老工人代表商量决定，放弃泵室下卧。那时正值文革后期，尊重知识，实事求是之风尚未兴起，在这种情况下，设计者欣然同意了工程指挥部的决定，留下了投产后泵站的取水能力满足不了每日10.8万m3/d的后果，开4台机组每日仅能取水9.5万m3/d，为设计值的88％，为水泵额定值的79％(开4台机组是14Sh－28机组1台，24SA－18B机组1台，500S－22A机组2台；开4台泵并联时水泵累计额定流量为12万m3/d)。每m3水耗电量为0.124Kwh，比三水厂新建泵站取水机组每m3耗电量高36％，节能降耗效果不好，该泵站现已停用。
实例2：吉林省永吉县引松花江水入口前镇给水工程取水泵站设计。
吉林省永吉县县城口前镇位于吉林市南，距吉林市20公里，1996年在距口前镇15公里，距吉林市5公里松花江边的小兰旗村建设了引松花江水入口前镇的取水泵站，往位于小兰旗村南8.5公里的羊草沟高地净水厂供水(原水)，设计供水量为16500 m3/d，实际只能供11064 m3/d，羊草沟净水厂反应池水面标高为266m，取水泵站室内地面标高为188.4m，松花江最低水位187.5m。泵房内安装KQSN200－M6水泵2台，其参数为Q＝280 m3/h，H＝95m，配套电机功率为110Kw；KQSN200－M8水泵2台，其参数为Q＝504 m3/h，H＝95m，配套电机功率为220Kw；1台315KVA变压器，水泵为真空启动。泵站往羊草沟净水厂的输水管线为DN500玻璃钢管，长8.5公里，因变压器容量限制，只能开1台KQSN200－M8大机组。经计算分析，该取水泵站主要存在以下3个问题：
(1)取水自流管线偏短，设计为77m，由于河道变迁，现在江中部分仅40m，因岸上植被不好，没有形成硬覆盖，一到汛期，泥沙俱下，水质不好，水量不足。水源上游50米处建有养猪场，臭气熏天，对水源污染威胁很大，水源防护不利。
(2)泵站的出水管线(输水)设计为DN500玻璃钢管，口径偏小，加之管线较长，沿途穿越高低起伏的山势，左右回转的乡道，光地形高差就达77.6m，由低向高处供水，管道的水头损失较大，给选择水泵扬程限制了空间，经校核，水泵的计算总扬程为：
H总＝(反应池水面标高－取水泵房室内地面标高)＋沿程水头损失＋局部水头损失(取5m)
＝(266－188.4)＋1.28×8.5＋5＝93.48m
此值已接近水泵的额定扬程(95m)，富余水头太小(富余水头一般应≥10m，这里按1台机组算只有1.5m，如开2台机组则富余水头为负值)，没有余地。
(3)经实际现场标定，开1台KQSN200－M8，220Kw机组时DN500玻璃钢管线的输水流量为461m3/h，每天输水量为11064m3/d，仅达到设计流量的67％。
由以上(1),(2),(3)三个问题可见，该取水泵站必须进行改造才能满足口前镇的供水要求。
3. 采取的对策
针对前面提出的吉林市三水厂旧系统取水泵站与永吉县引松入口前给水工程取水泵站存在的问题，采取了相应的解决对策：
3.1吉林市水务集团有限公司三水厂旧系统取水泵站现已停用，启用了2006年投产的新取水泵站。新取水泵站中安装了三台中德合资上海KSB水泵厂生产的RDL－600－670A水泵，其性能参数为Q＝2800－4800 m3/h，H＝22－30m，配套电机功率为355Kw。该泵的特点为：结构合理，效率高，抗气蚀性能强，运行可靠。效率η≥80％，(比原来提高3％－5％)，水泵设计安装标高比原旧系统取水泵低4.86m，达到自灌启动，单机平均出水流量经测试为4500 m3/h，满足设计要求。每送1 m3水电耗为0.079Kwh(比过去节电36％)。因新泵站投产后，在10年内，取水能力必然有较大的冗余量，为满足未来供水量的频繁变化与调节，实现高效节能环保与稳定生产的可控制动态平衡，故采用高压变频调速，对取水泵355Kw/10Kv3台机组采用北京利德华福HVRSVERT－A10/030大功率变频器对两台变频机组进行一拖二开环运行方式，即根据清水池水位手动调节频率，一般频率运行在38－45HZ之间。不仅满足了取水量的要求，还有效地降低了电耗，每年可节省电费60多万元。
3.2永吉县口前镇引松取水自流管线向江心延伸63米(两条126米)使自流管线长达到140米，将原来喇叭口式取水戽头改为箱笼式，增加了取水量，提高了原水水质，该工程已于2008年末完成。准备再增加1条DN800，长8.5公里球墨铸铁输水复线；泵房内将原110Kw两台小泵拆除换成2台KQSN350－M6－575大泵，其性能参数为：Q＝941m3/h，H＝94m，配套电机功率为400Kw，并对这两台机组进行一拖二变频调速，取水再增加1台500KVA变压器。经过如此改造后，该泵站便可满足一期16500m3/d、二期33000m3/d取水量的要求，节能降耗也有很大空间。
综上所述，尽量避免设计中出现问题是不可忽视的，“图上画错一条线，损失可达千百万”。我们工程技术人员一定要牢记改革开放总设计师邓小平同志“科学技术就是生产力”这句名言，在技术工作中，坚持科学发展观，一丝不苟，严肃认真，敏而好学，不耻下问，善于接受新技术，新事物，开动脑筋，刻苦攻读，不断提高管理水平和业务素质，善于发现和改进工作中出现的错误，为供水事业和谐可持续发展不懈努力。
［文章编号］1006-7619(2009)03-03-093
［作者简介］董志博：吉林市水务工程设计院有限公司助理工程师。
[关键词]自流管线；输水管线；变频调速；总扬程；设计流量；水头损失；节能降耗
1. 近年来因设计失误造成泵站工程质量问题屡有发生，应引起重视
水是生命的源泉、社会发展的基础、文化孕育的摇篮。没有水生命将不复存在！就不会有灿烂的古代文化和现代文明！
地球上的水固然很多，但绝大部分是海水，淡水资源不到百分之三，而大部分分布在南北极的冰山雪原，仅有不到百分之一的淡水分布于人类居住的几大洲。随着工业的发展，有相当一部分水体被污染，水资源的珍贵可见一斑。中国在世界上属于水资源贫乏的国家，进行现代化建设和民族复兴，珍惜水资源尤为重要。吉林市是个丰水城市，美丽的松花江穿城而过，水资源人均占有率为全国平均水平的1.8倍，这是发展经济，加快城市建设的有利条件。然而，近年来，特别是上世纪70-90年代以来，有的设计部门因经验不足、调研考察不细、设计水平欠佳、执行规范力度不够、审核不严，甚至有的单纯为了挣钱而屈从甲方的“长官意志”，放弃原则。也有的甲方不与设计部门商量，在施工中改变设计等。凡此种种，造成了很坏的不良后果。以吉林市和永吉县口前镇为例，就曾有过这样的教训，工程投产后，未能达到设计要求，运行不长时间，因供水不足，仍然未彻底解决群众“吃水难”问题，又要张罗扩建，不仅造成资财的浪费，也严重影响着国计民生，这对于一个丰水城市来说，守着松花江吃水这么难，必然会使人们感到遗憾和忧思，应引起重视，以免今后重蹈过去的覆辙。
2. 设计失误泵站的实例与浅析
实例1：吉林市水务集团有限公司三水厂旧系统取水工程泵站设计。
吉林市水务集团有限公司三水厂旧系统始建于上个世纪70年代，1975年10月投产。按要求一期工程应形成取、净、送、配5万m3/d的能力；二期工程扩建于1988年，形成10万m3/d的供水能力。其中取水工程于1975年一次性完成(1988年又增加2台24SA－18B大泵)取水戽头设在松花江主流江心，两条DN1000钢筋混凝土自流管线，每条长350m。松花江最低水位182.43m，取水泵24SA－18B、500S－22A、14Sh－28水泵轴心分别高出最低江水位3.16m，2.66m和2.82m，水泵为真空式启动。到1988年二期工程投产时取水泵站内共安装5台机组，三种型号，其中：
24SA－18B机组2台，其参数为Q＝2500m3/h，H＝17.5m，配套电机功率为155Kw，允许吸上真空高度Hs＝5.7m；500S－22A机组2台，Q＝1800m3/h，H＝16.2m，配套电机功率为130Kw，允许吸上真空高度Hs＝5m；14Sh－28机组1台，Q＝1260m3/h，H＝16.2m，配套电机功率为75Kw，允许吸上真空高度Hs＝3.5m。
从以上三种型号的水泵性能参数可见：如果从允许吸上真空高度值分别减去对应的水泵轴心标高与最低江水位的差值，则三种型号泵所剩的真空高度值分别为2.54m、2.34m、0.68m。这些数值严重偏低，致使水泵抽力差，尤其是14Sh－28型水泵所剩的允许吸上真空高度值已经接近零，若水泵稍有点气蚀，或吸水管漏气，就可能抽不上水来。其主要原因是泵站的室内地面没有卧下去，至使水泵安装高度过高，使水泵轴心标高高于松花江最低水位，据说在施工时泵站底部遇到岩石，当时施工力量也比较弱，经领导与老工人代表商量决定，放弃泵室下卧。那时正值文革后期，尊重知识，实事求是之风尚未兴起，在这种情况下，设计者欣然同意了工程指挥部的决定，留下了投产后泵站的取水能力满足不了每日10.8万m3/d的后果，开4台机组每日仅能取水9.5万m3/d，为设计值的88％，为水泵额定值的79％(开4台机组是14Sh－28机组1台，24SA－18B机组1台，500S－22A机组2台；开4台泵并联时水泵累计额定流量为12万m3/d)。每m3水耗电量为0.124Kwh，比三水厂新建泵站取水机组每m3耗电量高36％，节能降耗效果不好，该泵站现已停用。
实例2：吉林省永吉县引松花江水入口前镇给水工程取水泵站设计。
吉林省永吉县县城口前镇位于吉林市南，距吉林市20公里，1996年在距口前镇15公里，距吉林市5公里松花江边的小兰旗村建设了引松花江水入口前镇的取水泵站，往位于小兰旗村南8.5公里的羊草沟高地净水厂供水(原水)，设计供水量为16500 m3/d，实际只能供11064 m3/d，羊草沟净水厂反应池水面标高为266m，取水泵站室内地面标高为188.4m，松花江最低水位187.5m。泵房内安装KQSN200－M6水泵2台，其参数为Q＝280 m3/h，H＝95m，配套电机功率为110Kw；KQSN200－M8水泵2台，其参数为Q＝504 m3/h，H＝95m，配套电机功率为220Kw；1台315KVA变压器，水泵为真空启动。泵站往羊草沟净水厂的输水管线为DN500玻璃钢管，长8.5公里，因变压器容量限制，只能开1台KQSN200－M8大机组。经计算分析，该取水泵站主要存在以下3个问题：
(1)取水自流管线偏短，设计为77m，由于河道变迁，现在江中部分仅40m，因岸上植被不好，没有形成硬覆盖，一到汛期，泥沙俱下，水质不好，水量不足。水源上游50米处建有养猪场，臭气熏天，对水源污染威胁很大，水源防护不利。
(2)泵站的出水管线(输水)设计为DN500玻璃钢管，口径偏小，加之管线较长，沿途穿越高低起伏的山势，左右回转的乡道，光地形高差就达77.6m，由低向高处供水，管道的水头损失较大，给选择水泵扬程限制了空间，经校核，水泵的计算总扬程为：
H总＝(反应池水面标高－取水泵房室内地面标高)＋沿程水头损失＋局部水头损失(取5m)
＝(266－188.4)＋1.28×8.5＋5＝93.48m
此值已接近水泵的额定扬程(95m)，富余水头太小(富余水头一般应≥10m，这里按1台机组算只有1.5m，如开2台机组则富余水头为负值)，没有余地。
(3)经实际现场标定，开1台KQSN200－M8，220Kw机组时DN500玻璃钢管线的输水流量为461m3/h，每天输水量为11064m3/d，仅达到设计流量的67％。
由以上(1),(2),(3)三个问题可见，该取水泵站必须进行改造才能满足口前镇的供水要求。
3. 采取的对策
针对前面提出的吉林市三水厂旧系统取水泵站与永吉县引松入口前给水工程取水泵站存在的问题，采取了相应的解决对策：
3.1吉林市水务集团有限公司三水厂旧系统取水泵站现已停用，启用了2006年投产的新取水泵站。新取水泵站中安装了三台中德合资上海KSB水泵厂生产的RDL－600－670A水泵，其性能参数为Q＝2800－4800 m3/h，H＝22－30m，配套电机功率为355Kw。该泵的特点为：结构合理，效率高，抗气蚀性能强，运行可靠。效率η≥80％，(比原来提高3％－5％)，水泵设计安装标高比原旧系统取水泵低4.86m，达到自灌启动，单机平均出水流量经测试为4500 m3/h，满足设计要求。每送1 m3水电耗为0.079Kwh(比过去节电36％)。因新泵站投产后，在10年内，取水能力必然有较大的冗余量，为满足未来供水量的频繁变化与调节，实现高效节能环保与稳定生产的可控制动态平衡，故采用高压变频调速，对取水泵355Kw/10Kv3台机组采用北京利德华福HVRSVERT－A10/030大功率变频器对两台变频机组进行一拖二开环运行方式，即根据清水池水位手动调节频率，一般频率运行在38－45HZ之间。不仅满足了取水量的要求，还有效地降低了电耗，每年可节省电费60多万元。
3.2永吉县口前镇引松取水自流管线向江心延伸63米(两条126米)使自流管线长达到140米，将原来喇叭口式取水戽头改为箱笼式，增加了取水量，提高了原水水质，该工程已于2008年末完成。准备再增加1条DN800，长8.5公里球墨铸铁输水复线；泵房内将原110Kw两台小泵拆除换成2台KQSN350－M6－575大泵，其性能参数为：Q＝941m3/h，H＝94m，配套电机功率为400Kw，并对这两台机组进行一拖二变频调速，取水再增加1台500KVA变压器。经过如此改造后，该泵站便可满足一期16500m3/d、二期33000m3/d取水量的要求，节能降耗也有很大空间。
综上所述，尽量避免设计中出现问题是不可忽视的，“图上画错一条线，损失可达千百万”。我们工程技术人员一定要牢记改革开放总设计师邓小平同志“科学技术就是生产力”这句名言，在技术工作中，坚持科学发展观，一丝不苟，严肃认真，敏而好学，不耻下问，善于接受新技术，新事物，开动脑筋，刻苦攻读，不断提高管理水平和业务素质，善于发现和改进工作中出现的错误，为供水事业和谐可持续发展不懈努力。
［文章编号］1006-7619(2009)03-03-093
［作者简介］董志博：吉林市水务工程设计院有限公司助理工程师。