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1.1 卧式轴流泵发展概况

泵站按照水泵形式分为轴流泵、混流泵、斜流泵、贯流泵和离心泵。轴流泵是利用叶轮在水中旋转时产生的推力将水沿轴向提升,由于水流进入叶轮和流出导叶都是沿轴向的,故称为轴流泵。轴流泵是一种高比转速的水泵,其比转速一般为n s =500~1000。依据水泵轴的安装方向划分,轴流泵有立式、斜式、卧式三种型式。

其中卧式轴流泵分为轴伸式、贯流式,轴伸式又分为平面“S”形轴伸式和竖井轴伸式,设计扬程在0~4m范围内,泵壳均为水平中开结构,水泵安装检修方便,水泵、电机水平布置,泵房荷载分布较均匀,泵房开挖较少,适用于地基应力较弱的泵站。

在卧式轴流泵的发展方面,荷兰最具特色,它发展了两种适合于平原地形的结构型式。一种为“猫背式”,即抽水装置在水面以上,而进出口管道(流道)向下弯曲,形成猫背形状;另一种是排灌两用、双向流水、全调节式、大型卧式轴流泵。苏联为第聂伯顿巴斯渠道抽水站设计的大型卧式轴流泵,具有与荷兰不同的特点,设计扬程和设计流量都相对较高。我国卧式轴流泵的发展走了一条由仿制到自主开发的道路,20世纪60年代以前生产的大型轴流泵主要参照苏联的水力模型,后来,我国在大型卧式轴流泵的研制和应用方面取得了一定的进展。已建成的斗门西安泵站大型卧式轴流泵叶轮直径为3.0m,设计流量37.5m 3 /s,设计扬程3m,转速115r/min,配套电机功率1600kW,流道形状呈立面“S”形。1982年建成的江苏省秦淮新河泵站是我国最早的平面“S”形轴伸泵站,在2003年进行了机组改造,改为双向叶轮泵装置。在竖井式轴伸泵系统发展中,2004年建设的江苏无锡江尖泵站,叶轮直径2.5m,单泵流量为20m 3 /s。2013年投入运行的江苏邳州泵站是竖井贯流泵站,安装4台轴流泵,叶轮直径3.3m,单泵流量为33.4m 3 /s。

下面以江苏省秦淮新河泵站为例,介绍大型卧式轴流泵站的枢纽布置与设备的主要技术特性。秦淮新河泵站位于南京市秦淮新河入江口处,采用闸、站组合的布置形式。节制闸位于秦淮新河水利枢纽右岸,设计泄洪流量为800m 3 /s,校核流量为1100m 3 /s,是大型水闸,Ⅱ级水工建筑物,按地震烈度7度设防,闸身为钢筋混凝土结构,三孔一联平底板,共12孔,每孔净宽6m,闸身总宽87.3m。底板采用直径1.0m、深3.0m的砂桩基础,底板前后设有防渗板桩,桩底高程-5.70m(吴淞基面,下同),底板高程0m,闸墩顶高程12.00m,闸孔设有预制钢筋混凝土胸墙,墙顶高程12.00m,墙底高程9.50m。闸门为上下扉门,联动启闭。秦淮新河泵站位于秦淮新河水利枢纽左岸,是流域的主要供水、排涝泵站,该站具有灌溉、防洪、排涝、冲污等功能,尤其对流域内城市、机场、铁路、江宁开发区及50万亩圩区的防洪具有非常重要的意义。秦淮新河泵站与武定门泵站灌溉受益流域面积118万亩。

秦淮新河泵站工程安装 1700ZWSQ10-2.5 型双向卧式轴流泵,配用Y500-6 型630kW卧式异步电机5台套,总装机容量3150kW,泵与电机采用德国HISH11型齿轮减速传动,传动比i=3.889,中心距320mm,齿轮箱输出功率540kW。在国内大型水泵中首次采用“S”形流道(图1.1)。水泵推力径向组合轴承安装在独立的推力轴承箱内,由两只推力轴承和一只径向轴承组成,承受水泵运行时的正反水推力、转动部分重力及径向力。叶片调节机构采用了蜗轮、蜗杆停机手动调节。

图1.1 秦淮新河泵站“S”形流道图

泵站辅助设备包括起重设备、油系统、水系统。起重设备包括主厂房1台5t单梁行车、1台5t电动葫芦用于起吊厂房内设备,上、下游各2台10t电动葫芦用于起吊工作门及油缸。油系统由上、下游油压启闭机,液压动力站,补油箱组成,承担上、下游快速闸门启闭任务。供水系统主要提供机组的冷却、润滑用水及消防用水,采用 150QSG32-42/7潜水深井泵两台,互为备用,安装于空箱内。排水系统主要是排除站房内的各种工作回水、渗漏水及检修时排除流道内积水。排水泵进水口设在主厂房内的集水井内。

泵站主要技术参数如表1.1所示。复合水位组合和水泵运行特征水位组合如表1.2和表1.3所示。

表1.1 主要技术参数

续表

表1.2 秦淮新河泵站稳定复合水位组合表

表1.3 秦淮新河泵站水泵运行特征水位组合表

水泵装置性能曲线如图1.2所示,图中NPSHre为空蚀余量。

图1.2(一)水泵装置性能曲线

图1.2(二)水泵装置性能曲线 UFkquaTLPc6J0QN2ExWVqEEAUlqoVEVldeRLPQCbwzoKiLBfdpct8jb96D+dBMNt

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