1泵站形式的设计与研究
1. 1水泵运行的特点
黄麻涌竖井双向贯流泵站与河网地区一般的排涝泵站相同比，其主要运行特点如下。
1. 1. 1排涝运行
（ 1）运行扬程低，变幅大（约4 m） ，既要在外江洪水期与高潮位时排涝，又要在外江非洪水期的低潮位时，内外水位基本平齐的零扬程时排涝。
（ 2）排涝年运行时间相对较短且通常在低扬程（ 2 m以下）的工况下运行。
（ 3）无论在高扬程和低扬程，甚至在零扬程时，都力求抽水量尽量大。
（ 4）泵站在高、低扬程运行时，均要求安全、稳定。
（ 5）水泵机组要求在百年一遇的洪水位时，能开机抽水，此时实际大功率应小于配套电机的额定功率。
1. 1. 2引水灌溉运行
（ 1）要求外河枯水季节的低水位（ - 0. 5 m）时能引水灌溉，内河水位在高灌溉水位（ 1. 1 m ）时，水泵机组能安全运行。
（ 2）灌溉年运行时间相对较长，其扬程通常在（ 0 2 m ）时运行。
（ 3）在灌溉运行时，相对运行效率要求高，以节省电费。
1. 2水泵机组及泵站结构形式的选择
要求满足既排涝又灌溉的运行条件，为选择优的水泵机组结构形式，在设计时对立式双向轴流泵、平面S形双向轴流泵站、潜水式电机直联式双向贯流泵站，竖井双向贯流泵站等4种方案进行了比较，比较结果如1.
1泵站形式选择对比名称立式双向轴流泵站平面S形双向泵站潜水双向贯流泵站竖井双向贯流泵站底面高程/ m - 3. 6 - 2. 3 - 2. 0站身顺水流向长度/ m 16. 6 18. 0站身垂直水流向长度/ m 20. 0 25. 0 23. 0机组安装维修较方便方便较方便方便装置效率低高设备费较低高较高土建费高较高低总投资高较高低
在1中可以看出，贯流泵站在装置效率、运行费用工程投资等方面比立式轴流泵站、平面S式轴流泵站要优越。同时贯流泵站具有水力性能好，流道顺畅，装置效率高，结构紧凑等特点，适合低扬程灌排水地区选用。
潜水式贯流泵站，是比较传统的灯泡体结构，国内外都普遍应用，也较成熟，但是价格太高，且电机置泵体内水中，电机的防潮漏水是目前国内未解决的一大难题，同时安装检修不十分方便。鉴于上述情况及目前国内生产水平，黄麻涌泵站暂不适合采用这种结构形式。但是，潜水式贯流泵站的一些优点，是非常适合在低扬程地区建站中广泛采用的。
黄麻涌泵站工程设计中，借鉴了国内外已建双向泵站的经验，吸收了立式轴流泵站和潜水式贯流泵站的优点，同时也考虑到其他泵站的缺点和复杂程度，终确定采用竖井双向式贯流泵站，既保持了潜水式贯流泵站装置效率、运行费用、工程投资等优点外，同时保持有水力性能好，流道顺畅，装置效率高，结构紧凑等特点，还有在竖井中的电机、齿轮箱、推力轴承座，都在大气中，易于设抽风道抽风和干燥设备，方便在运行中观察设备的运行状况和故障的处理，同时仍然保持着传统的填料止水形式，把水泵机组的水中部分与推力承轴座、齿轮箱、电机等主要设备隔开，给管理运行带来极大的方便。
竖井双向贯流泵站的优点如下：
（ 1）机组结构紧凑，体积较小，安装维护较方便；（ 2）流道顺畅水力损失小，传动效率和装置效率均较高；（ 3）电机干式安装，易设风道，运行安全可靠；（ 4）传统的填料轴密封技术可靠，可实现运行时不停机在线修复止水；（ 5）齿轮箱在井中，易装散热冷却设备，运行安全可靠；（ 6）选用整套进口齿轮箱，技术可靠，燥声低，振动小；（ 7）机组卧式安装，结构紧凑，基坑挖深浅（仅0. 8D） ，泵房高度低，总体尺小。土建费用低，对地基的适应性好。
2水泵机组的结构选型设计与研究
2. 1泵站水力模型的选择
黄麻涌泵站要求机组水泵双向运行，灌溉运行扬程在0 1. 2 m能正常运行，排涝抽水扬程在0 4. 37 m正常运行。每年灌溉运行时间较长，相对装置效率要求高。按照这些要求，对国内较优秀的几种双向水泵模型进行了调查研究，对比优选，终选用了JMT 10B 2. 5 A双向水泵模型。该双向模型泵，经水利部南水北调工程水泵模型天津同台试验，具有效率高（双向高效率均为75. 6 ）、汽蚀性能好等优点。试验表明性能稳定，安全可靠，高效区范围比较宽，扬程范围较大。要同时满足2种运行工况的不同扬程，经过研究，通过改变叶轮直径和改配转速来调整双向不同扬程的要求，计算多种方案进行优化选择，后筛选1. 15 m和1. 20 m直径叶片，转速370 r/ min和350 r/ min进行比较，并通过做模型试验选定。
2. 2泵站模型试验
为了进一步证明， JMT 10B 2. 5A型水泵模型放大后在黄麻涌泵站使用的可靠性、稳定性，在江苏大学流体机械工程研究中心对该泵站模型装置（含进出水流道）进行了各项性能分析。按照双向抽水对流量扬程的规模要求，根据贯流泵的自身优点，结合竖井形式进行研究和优化设计，按导叶形式结合竖井侧过水流道做了多种设计方案进行比较，优选出2种原型泵站方案的几何尺寸。采用相似原理，按照1 3. 833 33的比例进行缩小，做成泵站模型装置，在江苏大学流体机械工程研究中心试验台完成装置试验。
试验结果表明： JMT 10B 2. 5 A型模型泵所配设的泵站进出水流道模型装置性能较好，能满足黄麻涌泵站实际（双向抽水）运行工况的要求。将模型泵站换算到原型泵站，叶轮直径为1 200 mm，转速为350 r/ min后，根据黄麻涌灌溉（排涝）运行水位，其性能参数见2.
2黄麻涌原型泵站性能参数（其他见试验报告）工况性能参数灌溉排涝净扬程H / m 1. 30 0. 30 1. 70 3. 21 3. 99 4. 37流量Q / （ m 3 s - 1）5. 76 6. 33 5. 41 4. 62 3. 99 3. 31效率/ 65. 4 50. 9 67. 9 62. 9 58. 4 51. 74
2. 3电机选型
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也存在着体积大、结构较复杂、维护工作量大、价格贵等缺点，而且启动过程复杂。黄麻涌水泵配套电机功率355 kW，供电电压为10 kV直供。基于黄麻涌泵站为双向抽水，灌溉抽水的时间相对较长，异步电动机的工作性能完全能够满足水泵正反转的工作性能要求，并且结构简单、启动方便、重量轻、性能指标高、噪声低振动小、价格便宜、维护方便、运行安全可靠。因而选用异步电动机。
2. 4电机结构及参数的设计与研究
（ 1）电机的结构，按常规电机机座号，功率为335 kW， 10 kV电压应选择450型机座号的箱形卧式异步电机。为了减少竖井的宽而使过水流道顺畅一些，经研究，与重庆电机厂合作，做了如下技术改进：将450型机座号改为400型机座号，要求电机增加箱型体的长度，减少箱形体的宽度；要求将电机的进出线盒放在电机的上方，二次接线盒同样放在上方，选用增加纵向垂直空间位置，来减横向水平空间位置，方便安装；将电机的冷却抽风口放在电机的下方，在基础下埋抽风管抽风。
（ 2）适当加大电机功率，按外江100年一遇洪水能开机抽水，确定配套电机功率为355 kW.
（ 3）电机结构具备（正、反）双向运行功能，采用电源换相来改变运行方向。
（ 4）电机型号及参数：电机型号： Y400 6（改） ，额定功率为350 kW，额定电压为10 kV，额定电流为27 A，额定转速为992 r/ min，功率因数为0. 82，效率为92. 6 ，绝缘等级为F级。
2. 5齿轮箱设计与研究
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，针对己建泵站和小型水电站采用轮齿箱传动存在齿轮轮齿啮合状况差，振动、噪声大、温度高、漏油等现象，本工程为了减少振动和噪声，降低温升，防止漏油，经比较研究，选用进口原装H ISH07型齿轮箱。选用该齿轮应注意如下几个技术问题：选择齿轮箱安装型式改横向平行齿轮箱为竖向平行齿轮箱，增加齿轮箱机座，使输入、输出轴垂直竖向平行，这样可以缩小水平空间，同时抬高电机基础的安装高度，方便电机安装；冷却方式：设冷却盘管；齿轮箱热容量： RGC 655 K；齿轮箱额定功率： 639 kW；齿轮箱齿轮供油方式：采用油浸润滑； （传动比： 1 2. 8.
2. 6水泵填料和水中轴承的设计
水泵主轴密封采用填料压盖密封，填料采用聚四氟乙烯填料，具有严密、耐磨、结构简单等优点，且便于维修、更换，使用寿命大于8 000 h.压紧密封用的螺栓螺母采用不锈钢制作，泵运行时向水封腔内注入压力水，起封水作用。
水中轴承采用巴氏合金船用轴承，稀油润滑，轴承为对分半结构，一端用端封闭，一端用两道进口油封，另一道防泥沙水密封，保证运行和停泵时润滑不渗漏。轴承体与轴瓦之间采用球面接触，使轴瓦具有自动调整功能，保证大轴轴颈与轴瓦面有良好的接触面。
3结语
黄麻涌竖井双向贯流泵站装置结构新颖，技术先进， 1 400 mm口径竖井双向贯流泵站属全国。试验结果表明，该泵站装置效率高，安装维修运行管理方便，该泵站装置结构形式适合沿海河网地区防洪排涝、引水灌溉的双向扬程泵站工程借鉴。对于10 kV电源的自动控制换相以改变水泵旋转方向和高压大容量就地补偿电容的应用等技术问题有待于进一步探讨。
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