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大型贯流泵在泵站工程中的应用

大型贯流泵在泵站工程中的应用
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泵站基本情况


串场河闸站工程是盐城市城市防洪骨干工程,集防洪,排涝,通航等功能于一体。工程建成对于提高城市防洪排涝标准,促进区内经济发展,改善投资环境起到重要作用。该工程位于盐城市区人民公园西侧串场河与新洋港交汇处的串场河上,为闸站结合形式,设计排涝流量60m3/s,中间设1孔通航孔兼作自排孔,净宽24m,泵站规模为大型。闸站采用了4台直径2.4m的2400ZGB17-1.9型竖井式贯流泵,设计扬程1.9m,单泵设计流量17m3/s,配4台YKS500―6型,630kW卧式异步电机。由于水泵与电机转速不同,通过H2SM13型平行轴齿轮箱连接,通航孔,抽排孔出水流道工作闸门及事故闸门采用液压启闭机启闭,采用微机监控。工程于2009年5月建成投入使用。


2
主泵的选用及竖井式贯流泵的结构特点


规划要求串场河闸站设计扬程:1.9m,最大扬程:2.35m,平均扬程:1.9m,最低扬程:0.55m;总设计流量:60m3/s.根据本工程特征水位组合,地埋位置特征及工程要求,净扬程在0~1.9m之间,采用4台泵,单泵所需流量15m3/s,扬程较低,流量大。
  有关资料普遍认为不论何种进水流道,只要是均匀收缩进水,其水力损失值大体为0.1~0.15m.进水流道与各种出水流道相配总的水力损失值:虹吸式出水流道水力损失值为0.7m;水平直管式出水流道水力损失值为0.6m;涡壳式出水流道水力损失值为0.6m;而贯流式出水流道水力损失值仅为0.4m.前三种流道比贯流流道水力损失值相差0.2~0.3m.如考虑泵段效率为88%,由此推算:1.9m扬程的泵站采用贯流式比其他流道形式效率高约10%.流道的水力损失占总扬程的比例较大,流道水力损失对装置效率影响较大,考虑贯流泵流道从进口至出口呈直线形,流道平顺没有弯曲,流道形状较简单,水流平稳,流道水力损失小,装置效率高。因此,低扬程效率高是贯流式显着的优点。
  竖井贯流式机组是灯泡贯流式的派生机型,以廉价的钢筋混凝土开敞竖井式结构代替钢制封闭灯泡体,将轴承,减速机,电机等设备安置在有流线形断面的开敞竖井中,既保持了灯泡贯流式机组优越的性能指标,解决了灯泡式机组的灯泡体复杂结构,又避免了轴伸贯流式机组弯尾水管对水轮机性能的影响,并克服了灯泡式机组安装维修困难的缺点,以常规电机代替了价格昂贵的灯泡电机,降低了机组造价。另外贯流泵由电动机,减速装置和水泵组成一整体,装设在过水流道泵房基坑内,结构紧凑,基础开挖深度小,土建工程量小,工程造价低。
  因此结合串场河闸站工程需要,从经济,机组运行管理,检修维护等几个方面考虑,经比选决定采用4台2400ZGB17-1.9型竖井式贯流泵。


3
配套电机,齿轮箱,联轴器选用


大中型电力排灌泵站的传统设计中,大都采用低速大型同步高压电动机。大型同步电动机具有效率高,功率因数高的特点,转速低运行,安全可靠。但是大型同步电动机存在着体积大,结构较复杂,维护工作量大,价格贵等缺点;且启动过程复杂,与之配套的电气设备保护设备较多,也增加了泵站主机设备的造价。当电机功率达到800kW及以上时,一般选用同步电机较适合。但串场河闸站水泵配套电机功率630kW,供电电压为10kV直供,因此选用YKS500―6型卧式异步电机。
泵站采用齿轮箱减速,可以提高电动机转速,进而降低电动机的造价,而贯流式机组中采用齿轮箱比立式机组易于实现。齿轮箱作为变速传动系统,是本工程竖井贯流泵站选用的核心部件之一,己建泵站采用轮齿箱传动较容易出现问题的部位,如齿轮轮齿啮合状况差,振动,噪声大,温度高,漏油等现象,经过调查,认为其主要原因是受加工技术条件的限制,采用的大模数,轮齿面的低精度齿轮,满足不了大功率机组的要求。为了减少振动和噪声,降低温升,防止漏油,经比较,选用德国FLENDER公司生产的原装H2SM13型平行轴齿轮箱。设水冷却盘管冷却,采用油浸润滑。
为方便整机组的联接安装,水泵主轴与齿轮箱输出轴之间,电动机输出轴与齿轮箱输入轴之间用弹性联轴器联接。


4
机组的安装过程


竖井贯流泵站的水泵分件现场组装,齿轮箱整体与电机整体均在厂内组装调试,现场进行组装即可操作。在土建工程完成具备水泵安装条件后开始现场安装,具体顺序如下:
在泵房内组装水泵前锥管,叶轮外壳和导体。
将组装件吊入机坑放在基础支墩上就位,垫好调整块,穿好地脚螺栓,调整高程水平,临时固定。
找正水泵中心线和叶轮中心线。
以水泵中心线和叶轮中心线为基础,找正叶轮外壳,导叶体的中心。
将前锥管,叶轮外壳和导叶体的上部分打开,将导轴承安装在导叶体内,推力轴承安装就位。
调整并找正叶轮外壳,导轴承,推力轴承三者之间的同心,偏差控制在0.1mm之内。
浇注地脚螺栓二期混凝土,待达到强度要求后,拧紧地脚螺栓,并复查找正,直至达到要求。
将泵轴部件吊入电机坑,从填料密封孔中穿过伸入泵体内,搁在导轴承及推力轴承上就位,调整轴心位置及中心。
转轮部件与泵轴部件进行组装,盘车测量摆度。泵体部件上半部分复位,测量叶片与外壳的间隙。
水管路进行清洗与耐压试验,要求各接头处不泄漏。
安装卧式电机及齿轮箱,保持轴与水泵轴平行。
全部安装完成后,对操作,控制,保护和指示装置进行模拟试验,要求动作准确可靠。
  传统贯流泵站的水泵电机是一个整体,体积大,重量较重,给安装起吊增加了难度。竖井贯流泵机组现场安装工作量比常规立式轴流泵站机组安装工作量减少约40%。
5
泵站运行效果


通过主机泵安装完成后的试运行以及工程建成投入使用后2009年汛期运行情况看,经观测和测试数据分析,整个机组运行平稳,噪音和振动符合规范和设计工况的要求,装置效率高,安装维修运行管理方便。


6
结语
低扬程大流量泵站采用竖井式贯流泵具有比较明显的优点:
进出水流道顺直,流道总水力损失小,水力效率高,过流能力大。
机组结构紧凑,水工布置简单。
起吊高度小,泵房高度低,基础开挖深度低,有效减少土工及建筑工程投资。
装置效率高,配套电机功率小,运行费用较低。
  建议在建设低扬程大流量灌排泵站时以贯流泵作为首选泵型,竖井式优点比较明显。但竖井式贯流泵电机安装在空间狭小的竖井中,散热效果不如其他泵型好,冷却散热系统安装运行对机组的运行很关键;噪音比其他泵型偏高;另外贯流泵技术含量相对较高,没有立式轴流式技术成熟,应根据运行管理的需要,慎重选择。

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