張一平，吳 萍

（嘉興市水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院，浙江 嘉興 314033）

0 引言

閘泵一體式泵站，簡稱“閘門泵”，采用全貫流潛水泵，通過連接法蘭與鋼閘門直聯(lián)，水泵隨鋼閘門同步啟閉，可實(shí)現(xiàn)閉門啟泵引、排水，啟門進(jìn)行閘、泵養(yǎng)護(hù)[1-4]。

1 全貫流潛水泵的主要特色

1.1 結(jié)構(gòu)緊湊，效率高

全貫流潛水泵的葉輪與電機(jī)轉(zhuǎn)子做成一體，工作水流從轉(zhuǎn)子內(nèi)腔流過，結(jié)構(gòu)十分緊湊，將傳統(tǒng)的泵機(jī)合二為一，潛水電泵整機(jī)的軸向尺寸約比傳統(tǒng)同類型潛水電泵縮短了1/2，材料的有效利用率提高，金屬消耗量減小，使得整機(jī)重量減輕，約比傳統(tǒng)潛水電泵節(jié)約用材20%以上。采用閘泵結(jié)合一體化安裝形式，無需上部廠房結(jié)構(gòu)，水工結(jié)構(gòu)可簡化，占地面積減小，減少工程投資。

全貫流泵的電機(jī)按新設(shè)計(jì)理念和方法，可大幅減小水磨損耗，電機(jī)效率已能達(dá)到88%左右，而同時(shí)，由于水流從全貫流泵內(nèi)直進(jìn)直出，流速分布均勻，流態(tài)平順，局部損失很小，配合合理的流道設(shè)計(jì)，減少沿程損失，可使裝置效率得以明顯提高。

1.2 濕定子電機(jī)，無密封要求

全貫流潛水泵電機(jī)采用濕定子電機(jī)，其繞組是浸入水中工作，并通過水流對繞組進(jìn)行冷卻，電機(jī)結(jié)構(gòu)屬于敞開式，無密封要求。濕定子繞組技術(shù)成熟，繞組線圈是利用多層共熔共擠繞組線技術(shù)專利制造的專用耐水繞組線，其工作環(huán)境介質(zhì)即為水，因此沒有普通干式潛水電機(jī)的對電機(jī)腔進(jìn)行密封防水的要求，減少了因電機(jī)密封失效進(jìn)水而引起電機(jī)燒毀的安全隱患，電機(jī)的可靠性大大提高。

1.3 冷卻充分，可靠性高

全貫流潛水泵電機(jī)屬于完全浸入水中的敞開式電機(jī)，其冷卻介質(zhì)即為泵送水流，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的熱量，能及時(shí)、有效地被工作水流帶走，冷卻充分，電機(jī)溫升非常低，僅比環(huán)境水流溫度高約10℃左右。徹底解決了由于電機(jī)運(yùn)行過程中定、轉(zhuǎn)子冷卻不充分，造成電機(jī)溫升過高，引起定、轉(zhuǎn)子膨脹，最終導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子相擦的嚴(yán)重后果，從根本上提高了電機(jī)工作的可靠性。

1.4 葉片消除間隙，抗汽蝕性能好

傳統(tǒng)軸流電泵的葉片與轉(zhuǎn)輪室間存在間隙，液體在葉片工作面和背面壓差的作用下，沿著外緣間隙從工作面向背面的流竄，高速繞流引起壓力下降造成汽蝕。全貫流泵的葉片與葉輪輪轂和轉(zhuǎn)子鐵芯是剛性連接成一整體，隨同轉(zhuǎn)子鐵芯一起旋轉(zhuǎn)，從根本上消除了葉片間隙的存在，提高了葉片抗汽蝕性能。

2 鋼閘門設(shè)計(jì)

2.1 鋼閘門與全貫流潛水泵的聯(lián)結(jié)

鋼閘門面板上焊接法蘭圈作安裝基面，并作24個(gè)均布螺孔。其定位精度由位置度公差控制，鋼閘門與全貫流潛水泵采用A2-70不銹鋼螺栓聯(lián)結(jié)堅(jiān)固，全貫流潛水泵連接法蘭面設(shè)橡膠密封圈防止?jié)B漏，如圖1所示。

全貫流潛水泵由于結(jié)構(gòu)緊湊，泵體短，極易找出其重心位置，使泵體兩端幾乎以連接法蘭對稱，閘門泵的重心按水泵和鋼閘門的重心復(fù)合計(jì)算，吊耳中心與之重合。閘門與水泵在工廠組裝后，整體再作靜平衡試驗(yàn)，閘門的傾斜不應(yīng)大于門高的1/1 000，當(dāng)不符合規(guī)定時(shí)，應(yīng)予配重。

圖1 鋼閘門與全貫流潛水泵聯(lián)結(jié)圖

2.2 門葉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

全貫流潛水泵的安裝法蘭面一般在其重心位置，水泵進(jìn)水側(cè)置于閘門內(nèi)，鋼閘門面板開安裝孔，孔內(nèi)設(shè)筒圈及翼緣環(huán)。閘門采用多主梁結(jié)構(gòu)，按構(gòu)造要求加密布置，主梁與筒圈等高焊接，增加整體強(qiáng)度。

閘門主支承采用MGA自潤滑臺式弧面滑塊，MGA自潤滑材料通過對高分子材料改進(jìn)，利用特殊的合成工藝制造，具有摩擦系數(shù)低、自潤滑免維護(hù)、承載能力大、抗震性能好等特點(diǎn)。閘門反支承采用鉸式反向彈性滑塊，借助橡皮的彈力把門葉緊貼在門槽反軌上，可有效控制水泵振動(dòng)，保持水泵平穩(wěn)運(yùn)行。

2.3 啟閉機(jī)選型與擱門裝置設(shè)計(jì)

閘門泵的啟閉可選用BQP型閉式傳動(dòng)固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)。傳統(tǒng)卷揚(yáng)式啟閉機(jī)開式齒輪傳動(dòng)精度低，潤滑條件差，輪齒外露易磨損，后期維護(hù)工作量較大，而閉式啟閉機(jī)采用全封閉傳動(dòng)，能保證良好的潤滑效果和較高的嚙合精度，傳動(dòng)效率高，維護(hù)保養(yǎng)方便。

全貫流潛水泵安裝后，閘門泵整體重心接近面板，而傳統(tǒng)菱式半自動(dòng)擱門器因接觸面積小，且安裝位置不容易與閘門泵重心對正，閘門易傾斜，故閘門泵擱門宜采用工字梁，以加大接觸面長度，提高擱門穩(wěn)定性。為滿足自動(dòng)化控制要求，擱門梁由LAP型電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)推桿磁感應(yīng)限位開關(guān)作行程控制，如圖2所示。閘門泵擱門后，全貫流潛水泵位于檢修平臺上方，檢修梁上設(shè)置CD1型電動(dòng)葫蘆，安裝、維護(hù)極為方便。

圖2 電動(dòng)推桿擱門裝置示意圖

3 閘門泵工程應(yīng)用實(shí)例

浙江省嘉興市秀洲區(qū)長水塘灌區(qū)萬里浜泵站，使用平面滑動(dòng)鋼閘門與全貫流潛水泵組成閘門泵，與傳統(tǒng)軸流泵相比，可節(jié)省泵房土建投資十多萬元，同時(shí)還可減少占地面積及建設(shè)周期。

閘門泵鋼閘門尺寸（6 m×4.8 m×1.63 m），門重6.4 t，采用多主梁結(jié)構(gòu)，主支承采用MGA臺式弧面滑塊，反支承采用鉸式反向彈性滑塊，側(cè)止水為P型橡膠止水，底止水采用條型橡膠止水并與側(cè)止水疊接，鋼閘門防腐采用熱噴鋅復(fù)合涂層，干膜厚不小于350μm，啟閉機(jī)型號QP2×80 kN，靜水啟閉；水泵選用600QGWZ-125全貫流潛水泵，設(shè)計(jì)揚(yáng)程2.75 m，設(shè)計(jì)流量0.78 m3/s，額定轉(zhuǎn)速730 rpm，泵段水力效率82%，軸功率25.5 kW，全貫流潛水泵電機(jī)型號YQSN850-8P（30 kW，380 V），額定功率30 kW，電氣防護(hù)等級IP68，濕定子電機(jī)專用絕緣等級，水泵整機(jī)重量2.2 t。

萬里浜閘門泵自投入運(yùn)行以來，振動(dòng)小、噪聲低、效率高、運(yùn)行平穩(wěn)可靠，相比傳統(tǒng)的泵站，還具安裝快速、費(fèi)用低、占地面積小、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)語

閘門泵是全貫流潛水泵與鋼閘門結(jié)合安裝方式的創(chuàng)新，非常適合于中小型軸流泵和灌流泵應(yīng)用的地方，且操作、維護(hù)簡便，便于水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理，具有廣泛應(yīng)用前景。