貫流泵

我國平原地區(qū)的灌溉、調水、排水大泵站多為低揚程泵站，如南水北調東線工程設計揚程為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程泵站，這些泵站具有揚程低，流量大等特點，流道的水力損失對泵裝置效率影響很大，因此在設計中泵裝置型式的選擇至關重要。

潛水貫流式機組是將潛水電機與貫流泵技術相結合的一種裝置型式，國外早在20世紀70年代就已應用于大型泵站，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，設計揚程5.73m，單機流量12m³/s；國內則于近年來開始研制開發(fā)應用，目前已有生產(chǎn)大中型潛水貫流泵并成功應用的先例，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，設計揚程3.7m，單機流量5m³/s，2005年建成投入運行，目前運行狀況良好。

貫流泵有豎井式、軸伸式與潛水式等幾種。其特點分述如下。

豎井貫流式機組是將電動機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，機組結構簡單，密封止水要求不高，運行維護方便，電機可采用風冷或水冷卻。

潛水貫流式機組的水泵轉輪、后導葉、齒輪箱、電機連為一體直接布置在流道中，機組段采用全金屬殼體，整體吊裝，安裝方便。電機、齒輪箱在水中，設備外殼利用流動的水流冷卻，潛水電機設有滲漏、過載、過流、溫度等檢測、保護裝置。潛水貫流式機組利用了潛水電泵的技術，保持了燈泡貫流泵水力性能好、效率高的特點，具有土建結構簡單、機組結構緊湊、流道水力損失小等優(yōu)點，但設備可靠性要求高，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，電動機和齒輪箱布置在流道外側，水泵軸伸出流道外與電機、齒輪箱連接，具有結構簡單，通風防潮條件良好，運行維護方便，密封止水要求不高等優(yōu)點，但軸伸貫流式機組直徑不宜過大，否則會造成機組主軸太長，而且中間沒有任何支承，導致機組運行不穩(wěn)定。

貫流泵（tubular through-flow pump）亦稱“圓筒泵”、“燈泡泵”。水流沿泵的旋轉軸線方向通過泵內流道，沒有明顯轉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，可分為轉輪的葉片是固定的和葉片可調節(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，動力機安裝在水泵的燈泡體內。體積小、泵房的建筑費用低、泵房噪聲小、水力損失少、效率高。但對動力機結構、傳動裝置和通風措施等要求較高。

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。立軸式軸流泵的導軸承受的徑向力很小，通?？刹捎盟疂櫥南鹉z（ZLB型泵）的結構軸承。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，則對軸承材質及性能有更高要求。

近年來，隨著我國社會城市化進度加快，市政應急防洪排澇成為很重要的一項任務，因而對低揚程、大流量的軸流泵提出了新的要求。其中采用橫軸式結構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。貫流泵實際是適用于低揚程、具有特殊結構的橫軸式軸流泵。該泵的葉輪可以是固定式、半調節(jié)式或全調節(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，這種結構型式水力性能較佳，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，水流從豎井的兩側通過流道。根據(jù)水利部南水北調同臺測試對比試驗成果，對比轉速為900m·kW的軸流式模型葉輪配不同型式的貫流式流道進行同臺對比測試，實驗成果表明燈泡貫流式機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組停機與起動過渡過程，貫流式水泵結構類型、燈泡配置型式、埋設部件、傳動方式、葉片調節(jié)方式、水導軸承、燈泡體電機和機組的支撐方式，水泵的相似理論、貫流式水泵的模型試驗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)設計及自動化，貫流式泵站機組和電氣設備檢修，貫流式泵站運行與管理等。

《貫流式泵站》可作為水利工程、泵站工程專業(yè)技術人員參考書，也可作為相關專業(yè)本科高年級學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) 貫流式機組的應用范圍

第二章 貫流式泵站廠房設計

第一節(jié) 泵站樞紐建筑物布置特點

第二節(jié) 廠房布置設計

第三節(jié) 廠房結構設計

第四節(jié) 工程實例

第三章 貫流式水泵水力性能

第一節(jié) 貫流式水泵基礎

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行

第四章 貫流泵機組停機與起動過渡過程

第一節(jié) 電動機特性

第二節(jié) 水泵全特性

第三節(jié) 貫流泵機組停機過渡過程

第四節(jié) 貫流泵機組起動過渡過程

第五章 貫流式水泵結構

第一節(jié) 貫流式水泵結構

第二節(jié) 燈泡配置型式

第三節(jié) 埋設部件

第四節(jié) 傳動方式

第五節(jié) 葉片調節(jié)方式

第六節(jié) 水導軸承

第七節(jié) 燈泡體電機

第八節(jié) 機組的支撐方式

第六章 貫流式水泵的試驗研究

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系統(tǒng)

第四節(jié) 貫流式水泵的模型試驗

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備及自動化

第一節(jié) 技術供水與排水設計

第二節(jié) 油系統(tǒng)設計

第三節(jié) 貫流式泵站自動化

第九章 機組檢修

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 貫流式泵站主機的檢修

第三節(jié) 貫流式泵站電氣設備的檢修維護

第四節(jié) 貫流式泵站繼電保護設備的檢修項目和質量標準

第五節(jié) 貫流式泵站輔助系統(tǒng)的檢修和維護

第十章 貫流式泵站的運行與管理

第一節(jié) 貫流式泵站的主要技術經(jīng)濟指標

第二節(jié) 貫流式泵站的運行管理

第三節(jié) 泵站設備管理

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