貫流泵背景介紹

我國平原地區(qū)的灌溉、調(diào)水、排水大泵站多為低揚(yáng)程泵站，如南水北調(diào)東線工程設(shè)計揚(yáng)程為1.7～90m，其中3m以下的6座，占8%，約6m的泵站57座，占76%；另外，近年來國家大力發(fā)展的城市防洪工程和水環(huán)境治理工程中的泵站也多為低揚(yáng)程泵站，這些泵站具有揚(yáng)程低，流量大等特點(diǎn)，流道的水力損失對泵裝置效率影響很大，因此在設(shè)計中泵裝置型式的選擇至關(guān)重要。

潛水貫流式機(jī)組是將潛水電機(jī)與貫流泵技術(shù)相結(jié)合的一種裝置型式，國外早在20世紀(jì)70年代就已應(yīng)用于大型泵站，如日本農(nóng)政思覺路津泵站采用2200 QG12-5.73型潛水貫流泵，葉輪直徑2.2m，設(shè)計揚(yáng)程5.73m，單機(jī)流量12m³/s；國內(nèi)則于近年來開始研制開發(fā)應(yīng)用，目前已有生產(chǎn)大中型潛水貫流泵并成功應(yīng)用的先例，上海市楊樹浦泵站采用的1400 QGS5-3.7型潛水貫流泵，葉輪直徑1.2m，設(shè)計揚(yáng)程3.7m，單機(jī)流量5m³/s，2005年建成投入運(yùn)行，目前運(yùn)行狀況良好。

貫流泵（tubular through-flow pump）亦稱“圓筒泵”、“燈泡泵”。水流沿泵的旋轉(zhuǎn)軸線方向通過泵內(nèi)流道，沒有明顯轉(zhuǎn)彎的臥式軸流泵和混流泵。分燈泡貫流式、軸伸貫流式和豎井貫流式。燈泡貫流式使用最多，可分為轉(zhuǎn)輪的葉片是固定的和葉片可調(diào)節(jié)的兩種。其流道是從吸入口到壓出口呈直線形的圓筒通道，沒有蝸殼，動力機(jī)安裝在水泵的燈泡體內(nèi)。體積小、泵房的建筑費(fèi)用低、泵房噪聲小、水力損失少、效率高。但對動力機(jī)結(jié)構(gòu)、傳動裝置和通風(fēng)措施等要求較高。

貫流泵有豎井式、軸伸式與潛水式等幾種。其特點(diǎn)分述如下。

豎井貫流式機(jī)組是將電動機(jī)和齒輪箱布置在流線型的豎井中，與安裝在流道中的水泵相連接，豎井的尺寸根據(jù)電動和齒輪箱的尺寸確定，機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單，密封止水要求不高，運(yùn)行維護(hù)方便，電機(jī)可采用風(fēng)冷或水冷卻。

潛水貫流式機(jī)組的水泵轉(zhuǎn)輪、后導(dǎo)葉、齒輪箱、電機(jī)連為一體直接布置在流道中，機(jī)組段采用全金屬殼體，整體吊裝，安裝方便。電機(jī)、齒輪箱在水中，設(shè)備外殼利用流動的水流冷卻，潛水電機(jī)設(shè)有滲漏、過載、過流、溫度等檢測、保護(hù)裝置。潛水貫流式機(jī)組利用了潛水電泵的技術(shù)，保持了燈泡貫流泵水力性能好、效率高的特點(diǎn)，具有土建結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊、流道水力損失小等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備可靠性要求高，密封止水要求高。

軸伸貫流式包括平面軸伸貫流式和立面軸伸貫流式兩種型式，分別采用平面s形流道和立面S形流道，電動機(jī)和齒輪箱布置在流道外側(cè)，水泵軸伸出流道外與電機(jī)、齒輪箱連接，具有結(jié)構(gòu)簡單，通風(fēng)防潮條件良好，運(yùn)行維護(hù)方便，密封止水要求不高等優(yōu)點(diǎn)，但軸伸貫流式機(jī)組直徑不宜過大，否則會造成機(jī)組主軸太長，而且中間沒有任何支承，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定。

與立軸式軸流泵相比，橫軸式和斜流式軸流泵目前在我國使用不多。立軸式軸流泵的導(dǎo)軸承受的徑向力很小，通?？刹捎盟疂櫥南鹉z（ZLB型泵）的結(jié)構(gòu)軸承。而橫軸式和斜流式軸流泵的徑向軸承受力要大得多，需要采用承載能力大的其他材質(zhì)的水潤滑軸承或油潤滑的金屬軸承。對安裝在過流部件的油潤滑軸承，必須考慮密封防水問題；若仍采用水潤滑軸承，則對軸承材質(zhì)及性能有更高要求。

近年來，隨著我國社會城市化進(jìn)度加快，市政應(yīng)急防洪排澇成為很重要的一項(xiàng)任務(wù)，因而對低揚(yáng)程、大流量的軸流泵提出了新的要求。其中采用橫軸式結(jié)構(gòu)的貫流泵得到了廣泛重視，不僅大量使用在市政排水、供水中，在南水北調(diào)東線工程中也有淮安四站、金湖、淮陰三站、泗洪、劉老澗二站、邳州、藺家壩、韓莊、二級壩等9個泵站采用了這種形式的泵。貫流泵實(shí)際是適用于低揚(yáng)程、具有特殊結(jié)構(gòu)的橫軸式軸流泵。該泵的葉輪可以是固定式、半調(diào)節(jié)式或全調(diào)節(jié)式。從泵的吸入口至壓出流道，液流沿著一條短而直的管狀流道流動，所以泵裝置的效率高、重量輕、安裝維修方便且泵站投資少。

潛水貫流泵流道的水力性能類似于燈泡貫流泵，流道為平直管，水流軸向通過流道，這種結(jié)構(gòu)型式水力性能較佳，流道損失相對較小，裝置效率高；軸伸貫流泵流道為S形，彎曲的流道使水力損失增大，泵裝置效率相對較低；豎井貫流泵的裝置效率介于潛水貫流泵和軸伸貫流泵之間，流道為平直管式，水流從豎井的兩側(cè)通過流道。根據(jù)水利部南水北調(diào)同臺測試對比試驗(yàn)成果，對比轉(zhuǎn)速為900m·kW的軸流式模型葉輪配不同型式的貫流式流道進(jìn)行同臺對比測試，實(shí)驗(yàn)成果表明燈泡貫流式機(jī)組效率高于軸伸貫流式，在H=2.5～3.5m，Q=350~400L/s時，效率高2%～3%。 2100433B

《貫流式泵站》主要介紹了貫流式水泵水力性能，水泵全特性和貫流泵機(jī)組停機(jī)與起動過渡過程，貫流式水泵結(jié)構(gòu)類型、燈泡配置型式、埋設(shè)部件、傳動方式、葉片調(diào)節(jié)方式、水導(dǎo)軸承、燈泡體電機(jī)和機(jī)組的支撐方式，水泵的相似理論、貫流式水泵的模型試驗(yàn)及綜合特性曲線的繪制，貫流式水泵的值數(shù)模擬計算，貫流式泵站水系統(tǒng)和油系統(tǒng)設(shè)計及自動化，貫流式泵站機(jī)組和電氣設(shè)備檢修，貫流式泵站運(yùn)行與管理等。

《貫流式泵站》可作為水利工程、泵站工程專業(yè)技術(shù)人員參考書，也可作為相關(guān)專業(yè)本科高年級學(xué)生和研究生的參考書。

前言

第一章 概論

第一節(jié) 貫流式泵站的型式

第二節(jié) 貫流式水泵的發(fā)展概況

第三節(jié) 貫流式機(jī)組的應(yīng)用范圍

第二章 貫流式泵站廠房設(shè)計

第一節(jié) 泵站樞紐建筑物布置特點(diǎn)

第二節(jié) 廠房布置設(shè)計

第三節(jié) 廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計

第四節(jié) 工程實(shí)例

第三章 貫流式水泵水力性能

第一節(jié) 貫流式水泵基礎(chǔ)

第二節(jié) 功率、損失與效率

第三節(jié) 貫流泵的空蝕

第四節(jié) 貫流式泵站的雙向運(yùn)行

第四章 貫流泵機(jī)組停機(jī)與起動過渡過程

第一節(jié) 電動機(jī)特性

第二節(jié) 水泵全特性

第三節(jié) 貫流泵機(jī)組停機(jī)過渡過程

第四節(jié) 貫流泵機(jī)組起動過渡過程

第五章 貫流式水泵結(jié)構(gòu)

第一節(jié) 貫流式水泵結(jié)構(gòu)

第二節(jié) 燈泡配置型式

第三節(jié) 埋設(shè)部件

第四節(jié) 傳動方式

第五節(jié) 葉片調(diào)節(jié)方式

第六節(jié) 水導(dǎo)軸承

第七節(jié) 燈泡體電機(jī)

第八節(jié) 機(jī)組的支撐方式

第六章 貫流式水泵的試驗(yàn)研究

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 水泵的相似理論

第三節(jié) 貫流式水泵的模型試驗(yàn)系統(tǒng)

第四節(jié) 貫流式水泵的模型試驗(yàn)

第五節(jié) 綜合特性曲線的繪制

第七章 貫流式水泵的數(shù)值模擬

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 基本方程

第三節(jié) 湍流模型

第四節(jié) 離散方法

第五節(jié) 壓力一速度耦合

第六節(jié) 近壁區(qū)處理

第七節(jié) 動靜區(qū)域問題的處理

第八節(jié) 邊界條件定義

第九節(jié) 網(wǎng)格劃分

第十節(jié) 工程算例

第八章 貫流式泵站的輔助設(shè)備及自動化

第一節(jié) 技術(shù)供水與排水設(shè)計

第二節(jié) 油系統(tǒng)設(shè)計

第三節(jié) 貫流式泵站自動化

第九章 機(jī)組檢修

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 貫流式泵站主機(jī)的檢修

第三節(jié) 貫流式泵站電氣設(shè)備的檢修維護(hù)

第四節(jié) 貫流式泵站繼電保護(hù)設(shè)備的檢修項(xiàng)目和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

第五節(jié) 貫流式泵站輔助系統(tǒng)的檢修和維護(hù)

第十章 貫流式泵站的運(yùn)行與管理

第一節(jié) 貫流式泵站的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

第二節(jié) 貫流式泵站的運(yùn)行管理

第三節(jié) 泵站設(shè)備管理

第四節(jié) 貫流式泵站的水工建筑物管理

第五節(jié) 貫流式泵站工程評級

第六節(jié) 安全管理

第七節(jié) 人員組織管理

參考文獻(xiàn)