大型貫流泵應用在泵站工程中

    1、泵站基本情況
    串場河閘站工程是鹽城市城市防洪骨干工程，集防洪，排澇，通航等功能于一體。工程建成對于提高城市防洪排澇標準，促進區(qū)內經(jīng)濟發(fā)展，改善投資環(huán)境起到重要 作用。該工程位于鹽城市區(qū)人民公園西側串場河與新洋港交匯處的串場河上，為閘站結合形式，設計排澇流量60m3/s，中間設1孔通航孔兼作自排孔，凈寬 24m，泵站規(guī)模為大型。閘站采用了4臺直徑2.4m的2400ZGB17-1.9型豎井式貫流泵，設計揚程1.9m，單泵設計流量17m3/s，配4臺 YKS500?D6型，630kW臥式異步電機。由于水泵與電機轉速不同，通過H2SM13型平行軸齒輪箱連接，通航孔，抽排孔出水流道工作閘門及事故閘門采用液壓啟閉機啟閉，采用微機監(jiān)控。工程于2009年5月建成投入使用。
    2、主泵的選用及豎井式貫流泵的結構特點
    規(guī)劃要求串場河閘站設計揚程：1.9m，最大揚程：2.35m，平均揚程：1.9m，最低揚程：0.55m；總設計流量：60m3/s.根據(jù)本工程特征水 位組合，地埋位置特征及工程要求，凈揚程在0～1.9m之間，采用4臺泵，單泵所需流量15m3/s，揚程較低，流量大。
    有關資料普遍認為不論何種進水流道，只要是均勻收縮進水，其水力損失值大體為0.1～0.15m.進水流道與各種出水流道相配總的水力損失值：虹吸式出水 流道水力損失值為0.7m；水平直管式出水流道水力損失值為0.6m；渦殼式出水流道水力損失值為0.6m；而貫流式出水流道水力損失值僅為0.4m.前 三種流道比貫流流道水力損失值相差0.2～0.3m.如考慮泵段效率為88%，由此推算：1.9m揚程的泵站采用貫流式比其他流道形式效率高約10%。流 道的水力損失占總揚程的比例較大，流道水力損失對裝置效率影響較大，考慮貫流泵流道從進口至出口呈直線形，流道平順沒有彎曲，流道形狀較簡單，水流平穩(wěn)， 流道水力損失小，裝置效率高。因此，低揚程效率高是貫流式顯著的優(yōu)點。
    豎井貫流式機組是燈泡貫流式的派生機型，以廉價的鋼筋混凝土開敞豎井式結構代替鋼制封閉燈泡體，將軸承，減速機，電機等設備安置在有流線形斷面的開敞豎井中，既保持了燈泡貫流式機組優(yōu)越的性能指標，解決了燈泡式機組的燈泡體復雜結構，又避免了軸伸貫流式機組彎尾水管對水輪機性能的影響，并克服了燈泡式機組安裝維修困難的缺點，以常規(guī)電機代替了價格昂貴的燈泡電機，降低了機組造價。另外貫流泵由電動機，減速裝置和水泵組成一整體，裝設在過水流道泵房基坑內，結構緊湊，基礎開挖深度小，土建工程量小，工程造價低。
    因此結合串場河閘站工程需要，從經(jīng)濟，機組運行管理，檢修維護等幾個方面考慮，經(jīng)比選決定采用4臺2400ZGB17-1.9型豎井式貫流泵。
    3、配套電機，齒輪箱，聯(lián)軸器選用
    大中型電力排灌泵站的傳統(tǒng)設計中，大都采用低速大型同步高壓電動機。大型同步電動機具有效率高，功率因數(shù)高的特點，轉速低運行，安全可靠。但是大型同步電 動機存在著體積大，結構較復雜，維護工作量大，價格貴等缺點；且啟動過程復雜，與之配套的電氣設備保護設備較多，也增加了泵站主機設備的造價。當電機功率達到800kW及以上時，一般選用同步電機較適合。但串場河閘站水泵配套電機功率630kW，供電電壓為10kV直供，因此選用YKS500?D6型臥式異步電機。
    泵站采用齒輪箱減速，可以提高電動機轉速，進而降低電動機的造價，而貫流式機組中采用齒輪箱比立式機組易于實現(xiàn)。齒輪箱作為變速傳動系統(tǒng)，是本工程豎井貫 流泵站選用的核心部件之一，己建泵站采用輪齒箱傳動較容易出現(xiàn)問題的部位，如齒輪輪齒嚙合狀況差，振動，噪聲大，溫度高，漏油等現(xiàn)象，經(jīng)過調查，認為其主 要原因是受加工技術條件的限制，采用的大模數(shù)，輪齒面的低精度齒輪，滿足不了大功率機組的要求。為了減少振動和噪聲，降低溫升，防止漏油，經(jīng)比較，選用德 國FLENDER公司生產的原裝H2SM13型平行軸齒輪箱。設水冷卻盤管冷卻，采用油浸潤滑。
    為方便整機組的聯(lián)接安裝，水泵主軸與齒輪箱輸出軸之間，電動機輸出軸與齒輪箱輸入軸之間用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接。
    4、機組的安裝過程
    豎井貫流泵站的水泵分件現(xiàn)場組裝，齒輪箱整體與電機整體均在廠內組裝調試，現(xiàn)場進行組裝即可操作。在土建工程完成具備水泵安裝條件后開始現(xiàn)場安裝，具體順序如下：
    在泵房內組裝水泵前錐管，葉輪外殼和導體。
    將組裝件吊入機坑放在基礎支墩上就位，墊好調整塊，穿好地腳螺栓，調整高程水平，臨時固定。
    找正水泵中心線和葉輪中心線。
    以水泵中心線和葉輪中心線為基礎，找正葉輪外殼，導葉體的中心。
    將前錐管，葉輪外殼和導葉體的上部分打開，將導軸承安裝在導葉體內，推力軸承安裝就位。
    調整并找正葉輪外殼，導軸承，推力軸承三者之間的同心，偏差控制在0.1mm之內。
    澆注地腳螺栓二期混凝土，待達到強度要求后，擰緊地腳螺栓，并復查找正，直至達到要求。
    將泵軸部件吊入電機坑，從填料密封孔中穿過伸入泵體內，擱在導軸承及推力軸承上就位，調整軸心位置及中心。
    轉輪部件與泵軸部件進行組裝，盤車測量擺度。泵體部件上半部分復位，測量葉片與外殼的間隙。
    水管路進行清洗與耐壓試驗，要求各接頭處不泄漏。
    安裝臥式電機及齒輪箱，保持軸與水泵軸平行。
    全部安裝完成后，對操作，控制，保護和指示裝置進行模擬試驗，要求動作準確可靠。
    傳統(tǒng)貫流泵站的水泵電機是一個整體，體積大，重量較重，給安裝起吊增加了難度。豎井貫流泵機組現(xiàn)場安裝工作量比常規(guī)立式軸流泵站機組安裝工作量減少約40%。
    5、泵站運行效果
    通過主機泵安裝完成后的試運行以及工程建成投入使用后2009年汛期運行情況看，經(jīng)觀測和測試數(shù)據(jù)分析，整個機組運行平穩(wěn)，噪音和振動符合規(guī)范和設計工況的要求，裝置效率高，安裝維修運行管理方便。
    6、結語
    低揚程大流量泵站采用豎井式貫流泵具有比較明顯的優(yōu)點：
    進出水流道順直，流道總水力損失小，水力效率高，過流能力大。
    機組結構緊湊，水工布置簡單。
    起吊高度小，泵房高度低，基礎開挖深度低，有效減少土工及建筑工程投資。
    裝置效率高，配套電機功率小，運行費用較低。
    建議在建設低揚程大流量灌排泵站時以貫流泵作為首選泵型，豎井式優(yōu)點比較明顯。但豎井式貫流泵電機安裝在空間狹小的豎井中，散熱效果不如其他泵型好，冷卻散熱系統(tǒng)安裝運行對機組的運行很關鍵；噪音比其他泵型偏高；另外貫流泵技術含量相對較高，沒有立式軸流式技術成熟，應根據(jù)運行管理的需要，慎重選擇。