崔 健 張 劍 徐 靜 章啟兵

蚌埠市龍子湖泵站工程是安徽省世界銀行貸款蚌埠綜合環(huán)境整治水利項(xiàng)目之一。龍子湖泵站為排澇泵站，位于蚌埠市區(qū)東郊的龍子湖入淮河口，任務(wù)是抽排龍子湖區(qū)內(nèi)澇水。泵站設(shè)計(jì)流量為40m3/s，特征凈揚(yáng)程介于3.50～5.30m之間，屬于低揚(yáng)程、大流量排水泵站。針對(duì)這一特點(diǎn)，將潛水貫流泵裝置引入龍子湖泵站選型設(shè)計(jì)中，首次采用單機(jī)設(shè)計(jì)流量為8m3/s、水泵葉輪直徑為1600mm、配套電動(dòng)機(jī)額定功率為630kW的行星齒輪傳動(dòng)的潛水貫流泵機(jī)組。

一、泵站工作特點(diǎn)及運(yùn)行要求

龍子湖泵站主機(jī)組主要有以下幾個(gè)工作特點(diǎn)，這也是在泵裝置型式選擇時(shí)應(yīng)予以考慮的。

1.泵站為排澇泵站，因而年運(yùn)行小時(shí)數(shù)少，通常在4～7月份梅雨季節(jié)和8～10月份高溫季節(jié)運(yùn)行，對(duì)泵站的安全可靠性有很高的要求。

2.泵站要求在設(shè)計(jì)工況（凈揚(yáng)程3.50m）時(shí)能抽排設(shè)計(jì)流量，且應(yīng)保證泵組在設(shè)計(jì)及最高揚(yáng)程時(shí)能高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.泵站揚(yáng)程較低，要保證工作凈揚(yáng)程3.50～5.30m范圍內(nèi)泵都能安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行，因此要求盡可能選擇性能優(yōu)良的水力模型及穩(wěn)定可靠的泵裝置型式。

4.泵組在最高凈揚(yáng)程5.30m運(yùn)行時(shí),電機(jī)功率應(yīng)小于額定功率，確保電機(jī)不過(guò)載。

二、泵裝置型式選擇

泵站設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于泵裝置型式選擇，它直接關(guān)系到泵站站身結(jié)構(gòu)形式、工程造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用及運(yùn)行管理等等。泵裝置型式的選擇主要取決于以下四個(gè)方面:

1.泵裝置型式的安全可靠性，這是排澇泵站首先要確保的。

2.理想的運(yùn)行參數(shù),保證水泵機(jī)組有較高的泵段效率和較低的電機(jī)功率，以減少長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用。

3.合理的布置形式，有利于水泵機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行及降低泵站建設(shè)總投資。

4.較高的泵站裝置效率，以節(jié)省長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用。

根據(jù)龍子湖泵站機(jī)組工作特點(diǎn)和要求以及參考國(guó)內(nèi)外已建的低揚(yáng)程大中流量泵站,適合本站的泵裝置型式有：立式軸流泵、斜式軸流泵、立式潛水軸流泵（井筒安裝）和潛水貫流泵。

對(duì)上述4種泵裝置型式進(jìn)行初步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，見(jiàn)表1。

從表1的分析可以看出，臥式安裝的潛水貫流泵裝置可以在泵站揚(yáng)程較低的條件下得到較高的泵裝置效率，同時(shí)泵站配套的水工建筑物具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工難度小、投資省和管理運(yùn)行簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。因此，潛水貫流泵裝置理論上是低揚(yáng)程、大流量的泵站最為合理的泵裝置型式。

三、潛水貫流泵裝置性能

根據(jù)蚌埠市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院推薦的設(shè)計(jì)方案，龍子湖泵站采用的潛水貫流泵機(jī)組由無(wú)錫某水泵廠和山西某電機(jī)廠合作設(shè)計(jì)研制。在廣泛收集國(guó)內(nèi)先進(jìn)的泵型技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，選擇了效率高、水力性能好的水力模型。對(duì)龍子湖潛水貫流泵裝置進(jìn)行三維流動(dòng)數(shù)值模擬及優(yōu)化水力計(jì)算研究，并對(duì)其進(jìn)行了泵裝置模型試驗(yàn)，確保所采用的潛水貫流泵裝置的能量性能、汽蝕性能和飛逸特性等水力性能滿足設(shè)計(jì)要求。龍子湖泵站潛水貫流泵裝置模型試驗(yàn)性能主要數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表1 泵站裝置型式比較

潛水貫流泵裝置的水泵與電機(jī)之間通過(guò)行星齒輪傳動(dòng)，電機(jī)、行星齒輪、水泵同軸心，齒輪傳動(dòng)受力均勻、潤(rùn)滑條件好，電機(jī)轉(zhuǎn)速高、尺寸小。其優(yōu)點(diǎn)是燈泡體尺寸小，水流條件好，流道順暢，效率高。整個(gè)貫流泵機(jī)組由葉輪部件、推力軸承部件、泵體部件、齒輪箱、潛水電動(dòng)機(jī)及與進(jìn)、出流道連接部件組成，詳見(jiàn)圖1所示。

四、潛水貫流泵泵站布置

潛水貫流泵機(jī)組間的中心距主要由機(jī)組外形尺寸、進(jìn)出水流道的凈寬及中間隔墩的寬度共同確定。流道進(jìn)出口凈寬均為3.50m，大于潛水貫流泵機(jī)組最大剖面的直徑2.20m；邊墩厚為0.95m，中墩厚為1.0m；機(jī)組中心距為4.50m。主泵房垂直水流方向長(zhǎng)度為23.40m。

泵房寬度是根據(jù)機(jī)組在廠房?jī)?nèi)起吊的結(jié)構(gòu)尺寸和設(shè)備、管道及通道樓梯等布置要求來(lái)確定，同時(shí)需結(jié)合電動(dòng)橋式起重機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)跨度。泵房順?biāo)鞣较騼魧挾榷?0.40m。

龍子湖泵站采用閘門斷流，每臺(tái)機(jī)組流道出口均設(shè)快速閘門2套，互為備用，采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作。閘門的控制程序和運(yùn)行速度依據(jù)機(jī)組水力過(guò)渡過(guò)程來(lái)確定，按設(shè)置的程序，閘門和水泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

表2 潛水貫流泵裝置模型試驗(yàn)性能數(shù)據(jù)（葉片-4.6°）

龍子湖泵站設(shè)橋式起重機(jī)及相應(yīng)的排水設(shè)備。具體布置見(jiàn)圖2、圖3。

五、結(jié)語(yǔ)

潛水貫流泵是一種實(shí)用新型水泵，具有泵站配套建筑物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輔助設(shè)備少、施工難度小、投資省和泵站裝置效率高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合低揚(yáng)程、大流量泵站使用。

該泵型可根據(jù)泵站使用要求的不同，充分發(fā)揮其平直進(jìn)、出水形式的優(yōu)勢(shì)，將潛水貫流泵設(shè)計(jì)成雙向運(yùn)行，即可向外河排水，也可以向內(nèi)河引水，從而最大限度地發(fā)揮此類泵站的作用。

潛水貫流泵裝置機(jī)電一體化程度高、技術(shù)含量高，代表著水泵機(jī)組發(fā)展的一個(gè)方向。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和整體工業(yè)水平的不斷提高，預(yù)計(jì)潛水貫流泵裝置將得到越來(lái)越多的應(yīng)用■