五号沟泵站是陆域输水系统的起始泵站，负责分别向凌桥方向、严桥方向及金海、南汇方向输水。
凌桥方向非咸潮期直接服务对象为凌桥水厂，规模为60万m3／d，咸潮期增加向闸北水厂供水，规模为70.4万m3／d。凌桥水厂采用3组20万m3／d处理设施，水泵的单泵流量考虑与单组流程规模相适应，以满足调度需要，因此凌桥方向单泵流量考虑为20万m3／d；非咸潮期由于流量增加、扬程增高，采用4台工作泵。因此凌桥方向共设置5台水泵，最大流量时4用1备。
严桥方向接入严桥泵站后，由现有黄浦江上游引水系统分别向杨树浦水厂（140万m3／d）、居家桥水厂（10万m3／d）、南市水厂（70万m3／d）、临江水厂（60万m3／d）、徐泾水厂（20万m3／d）和长桥水厂（140万m3／d）供水，供水规模为440万m3／d。由于该系统的服务水厂多且规模差异大，水泵机组数量不能以水厂生产线规模来考虑。此外，由于该系统直接向水厂配水的黄浦江上游引水系统中的调节设施规模不大（主要是严桥泵站和临江泵站的调压池和调节池），且工程经常运行工况流量为设计工况的85%、咸潮流量为设计工况的80%，因此在较大跨度的输水流量及吸水井水位变幅情况以及输水系统中调节设施能力不大的条件下，应同时考虑到该系统正常情况下五号沟泵站至严桥泵站的双管可以采用不同压力独立运行，以分别向杨树浦水厂、居家桥水厂、南市水厂（共220万m3／d）及临江水厂、徐泾水厂、长桥水厂（共220万m3／d）供水这种运行工况要求，严桥方向水泵数量不宜太少，且应采用两组以满足运行要求。综合以上因素考虑和分析，并结合对大功率变频器生产厂家的生产能力及设备投资、水泵启动时对外电网的冲击，以及变频器对电网产生的谐波影响等因素，严桥方向工作泵数量定为10台（每条线各5台），另设2台备用泵（每条线各1台）。
金海、南汇方向输水规模为208万m3／d，直接服务对象为金海泵站，并通过金海泵站分别向金海水厂及下游泵站供水。考虑到金海水厂规模为80万m3／d，现设置为2条生产线，并且该方向单台水泵规模考虑适应金海水厂生产调配需要，采用40万m3／d。故金海南汇方向设置5台工作泵，单泵流量基本与金海水厂单条生产线规模匹配，此外再设置2台备用泵。
为了更科学地确定变频水泵的数量，基于VB语言，编制自主知识产权的水泵配置优化和组合运行优化软件，进行水泵运行工况分析。软件界面如图3-1和图3-2所示。工况条件和能耗分析结果输出如图3-3所示。
图3-1 变频水泵配置优化软件界面
图3-2 水泵性能曲线演示界面
图3-3 工况条件和能耗分析结果
下面以严桥支线方向为例进行水泵配置分析：
（1）水泵性能曲线
根据五号沟严桥方向水泵流量及扬程要求，初步选择满足单泵流量19617m3／h时扬程67.627m的水泵。
（2）计算工况下调速水泵运行功耗分析
根据泵站进水水力条件及输水工作扬程的分析，严桥方向计算工况包括设计工况、经常工况及咸潮工况，下面对三种水量工况及相应工况下水位变幅条件进行组合分析。
不同计算工况条件下，水泵运行组合的功率统计见表3-4、表3-5。注：①表中粗线框内为水泵可高效运行的工况；粗体字表示该工况下计算总轴功率最低的水泵运行组合；阴影表示该运行组合的扬程比工况要求的扬程高，有能量富裕。
表3-4 计算工况水泵变频组合统计表（严桥方向1进调压池） （功率：W；效率：%）
（续表）
（续表）
（续表）
②根据水泵性能曲线图，水泵有其最小运行流量Qmin要求，小于该流量时水泵将处于不稳定工作状态。在部分工况下，若水泵调速
过深，调速水泵流量将小于最小运行流量，此时就不能再运行了。
根据以上统计，严桥方向1（控制点为严桥泵站调压池）至少设置3台变频泵（咸潮工况1），才能满足在各种计算工况条件下水泵运行扬程不浪费。
以严桥泵站调节池为控制的计算工况与以调压池为控制的工况相类似。(www.xing528.com)
表3-5 计算工况水泵变频组合统计表（严桥方向2）（功率：W；效率：%）
（续表）
（续表）
（续表）
根据以上统计，严桥方向2（控制点为临江泵站）至少设置3台变频泵（咸潮工况1），才能满足在各种计算工况条件下水泵运行扬程不浪费。
（3）校核工况下调速水泵工况适应性分析
根据泵站进水水力条件及输水工作扬程的分析，严桥方向校核工况包括6种事故工况及2个初期工况，对8种校核工况下水泵组合的适应性进行分析，见表3-6。
表3-6 校核工况水泵变频组合统计表（严桥方向）（台）
（续表）
（续表）
根据以上统计分析，严桥方向1和严桥方向2均至少设置2台变频泵（事故工况4），才能满足在各种校核工况条件下水泵运行工况与管道运行工况匹配。
（4）变频水泵设置数量的确定
根据对计算工况及校核工况的综合分析，严桥方向1、2均至少需要3台变频泵，才能满足各种运行工况下的管道需要。但由于适用于本工程的高压变频器价格较高，以下将对设置不同变频器数量的费用与其节省的能耗进行比较，从而确定经济的变频水泵设置数量。
计算中以不设变频器时的投资为0，加变频器后增加的投资以正数表示；以不设变频器时的运行电费为0，增加变频器后节省的投资以负数计，合计的数值越小，方案越优。运行电费按20年电费折现计算，折现率8%。
表3-7 严桥方向变频泵设置方案比较 （元）
从表3-7中可以看出，当严桥方向1及严桥方向2均分别设置4台变频泵时，其达到投资和电费的最优化。因此，严桥方向变频泵数量确定为8台。
经过仿真和分析，五号沟泵站的水泵配置优化如下。
①严桥方向：输水规模440万m3／d，选用12台立式混流泵，10用2备；单泵流量19617m3／h，水泵扬程67.6m，配套电机功率约4800k W，其中8台变频调速。
②凌桥方向：非咸潮期输水规模60万m3／d，咸潮期输水规模70.4万m3／d。选用5台立式混流泵，4用1备；单泵流量7847m3／h，水泵扬程70.7m，配套电机功率约1900k W，其中4台采用变频调速。
③金海方向：输水规模208万m3／d，选用7台立式混流泵，5用2备；单泵流量18547m3／h，水泵扬程35m，配套电机功率约2400k W，其中4台采用变频调速。
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