李亞奇，胡秀華，王春堂

（1.山東農業(yè)大學水利土木工程學院，山東 泰安 271018；2.泰安市水利局，山東 泰安 271000）

泵站工程在國民經濟建設中發(fā)揮著越來越重要的作用，水泵已經廣泛應用在國民經濟建設各部門以及城鄉(xiāng)居民的日常生活中。在一些小型泵站中，采用人工方式為水泵充水，通常的做法是在水泵進水管進水口處安裝底閥來實現(xiàn)。由于底閥處水頭損失較大，降低了泵站運行效率，有時會出現(xiàn)底閥關閉不嚴或無法關閉的現(xiàn)象，致使底閥漏水，不能完成水泵充水的需要。

1 消渦裝置組成

為減小水泵底閥帶來的能量損失，消除進水池中各渦流，穩(wěn)定水流狀態(tài)，使水泵獲得很好的進水條件，提升泵站運行效率.研究設計了水泵充水消渦裝置，以期解決上述問題。

如圖1 所示，泵站充水消渦裝置包括水泵進水管、堵閥、進水池池底、桁架槽、橫梁、斜梁、縱梁、套環(huán)、浮板、螺桿、支架、螺母、進水池后墻等。

圖1 裝置構成

水泵進水管按泵站設計要求固定在進水池后墻上；堵閥為一與水泵進水管相吻合的近似錐形的構件，可由具有一定彈性和一定剛性的材料做成，要求質量要小，螺桿移動時，可通過桁架帶動堵閥上、下移動，堵閥布置在進水管進水口正下方，當堵閥向上移動時，可以將進水管進水口堵住，水泵內灌水時，可以阻止水沿著水泵進水管進水口流入進水池內，以完成為水泵充水的任務；桁架是用于固定堵閥的桿件結構，可采用具有一定強度和剛度的材料（如金屬材料、合金材料等）做成，要求工作過程中，桁架不產生變形，并做好防銹工作，桁架由橫梁、斜梁及縱梁構成一個穩(wěn)定的桿件結構，桁架的縱梁與螺桿剛性連接，堵閥通過桁架固定在螺桿上。

桁架槽布置在水泵進水管下方的進水池池底上，在澆注進水池池底時澆注完成，其深度、寬度以能使桁架放入，并能使堵閥底部剛好與進水池池底緊密接觸為宜，當水泵充水正常啟動后，桁架底部的橫梁就可以放置在桁架槽內。

螺母固定在支架上，采用金屬材料制成，并能很好地與螺桿吻合，以控制螺桿的上、下行動，可根據工程實際分別采用電動螺母、手動螺母或既可電動又能手動的方式；螺桿采用金屬材料制成，并應做好防銹處理，通過螺紋固定在螺母上，當螺母旋轉時，螺桿可以沿地面鉛直方向上、下移動，以控制堵閥的上、下移動，完成封堵進水管進水口的作用。

支架采用金屬材料制成，用錨桿固定在進水池池頂位置的池壁上；浮板是一塊能漂浮在水面上的板狀消渦板，可采用輕于水的材料制成，布設在水泵進水管與進水池后墻之間，浮板通過套環(huán)與桁架的縱梁相連，使浮板可以漂浮在水面上，隨著進水池中水位的升降而自由升降，由于縱梁和套環(huán)特殊形狀，使得浮板不能繞著縱梁轉動。

2 工作原理

當水泵工作時，首先關閉水泵出水管上的閘閥，再轉動螺母，使螺桿上移，螺桿通過桁架帶動堵閥上移，直至將水泵進水管進水口全部堵上。通過水泵最頂端的灌水孔向水泵內灌水，在重力作用下，灌入水泵的水會流入到水泵進水管，由于堵閥的封堵作用，進入水泵進水管的水，就不會流到進水池內，而是一直儲存在水泵進水管內，同時進水管及水泵中的氣體由水泵灌水孔排入大氣中，當灌入水泵一定水量時，水就會逐漸充滿水泵進水管、水泵內腔及閘閥前的一段水泵出水管內，水泵進水管、水泵內腔及閘閥前的一段水泵出水管內的氣體全部排入大氣中，完成水泵充水的要求。水泵充水完成后，即可封堵住水泵灌水孔，可正常啟動水泵。

當水泵正常啟動后，再通過反向轉動螺母，使螺桿下移，直至桁架的橫梁進入到進水池底的桁架槽內。此時，進水管直接與進水池中的水源相通，然后可緩慢地打開閘閥，水泵可進行正常工作。當下次水泵再啟動時，重復上述過程，完成水泵充水的要求。

如果水泵出水管上設置有逆止閥或閘閥，則當第一次工作完成后，會在出水管內儲存著一定量的水量，則水泵充水時可以先將堵閥上移，將進水管進水口封堵住，再將出水管中的水倒灌進水泵內腔和進水管內，也可以完成水泵充水的要求；以后的水泵充水，可按上述步驟完成。

當堵閥下降到最低點時，由于堵閥正好處在進水管進水口正下方，堵閥底部與進水池池底緊密接觸，被固定在進水池池底上，堵閥剛好起到消除進水池附底渦的作用，穩(wěn)定進水池水流狀態(tài)。所以，堵閥既可以當作水泵充水設備使用，也可以當作消除進水池附底渦的設備使用。處在水中的螺桿及桁架的縱梁，靠近進水池的后墻，可以很好地消除附壁渦的產生。浮板布設在水泵進水管與后墻之間的水面上，可很好地消除表面渦。通過浮板、堵閥及桁架，防止進水池中表面渦、附壁渦及附底渦的產生。

3 裝置特點

該泵站充水消渦裝置，通過螺桿運動，帶動桁架上、下移動，從而帶動堵閥上、下移動，完成水泵充水的任務，而浮板一直漂浮在水面上，具有以下優(yōu)點：

1）可以取消水泵底閥，將進水管口做成喇叭口狀，也可完成水泵充水的作用，在很大程度上減少底閥處能量損失，提高泵站運行效率。

2）結構簡單，可以替代真空泵充水系統(tǒng)、真空水箱充水系統(tǒng)、水上式底閥充水系統(tǒng)等，投資省，使用靈活方便。

3）該泵站充水消渦裝置消除了附底渦、附壁渦和表面渦的產生，保障了進水池穩(wěn)定流水狀態(tài)，為水泵提供良好的工作狀態(tài)。

4 結 語

該泵站充水消渦裝置的研究，既能去掉水泵底閥，省去了真空泵抽氣系統(tǒng)，解決了水泵底閥帶來的能量損失問題，又能有效地防止表面渦及水中渦的產生，穩(wěn)定水流狀態(tài)，提高泵站運行效率，使用方便、靈活，較好地滿足了運行需求。