淺議貫流泵在城市防洪中的應用

徐哲 吳海鵬 高婷婷 劉利

【摘要】大型潛水流泵技術已經成為了城市排澇工程中的主要應用技術。文章介紹了貫流泵的技術特點，優點，以及貫流泵在城市防洪中的應用和安裝技術。

【關鍵詞】貫流泵；技術介紹；城市防洪；應用

前言

對緩解市區防洪壓力、改善市區投資環境、提升城市形象，促進經濟社會可持續發展具有十分重要的意義。所以城市的防洪排澇工程的分析設計已經深入到了城市建設的理念之中。在汛期，暴雨之后城市內如何迅速徹底的排澇是我們要研究的關鍵所在。 這些年，大型潛水流泵技術已經成為了城市排澇工程中的主要應用技術。

一、城市防洪工程中泵裝置型式的選擇

在城市排澇中泵型的選擇是非常重要的， 選擇了合適的泵型不但能節省開資，還能使排澇工作安全、迅速的完成。

泵裝置型式的選擇主要取決于以下因素：

（1）泵裝置型式的安全可靠性。在排澇泵站選用的泵裝置在制造技術上應是成熟的，而且應有成功的應用實例，以保證其安全可靠性。

（2）理想的運行參數。泵裝置的設計揚程工況應滿足要求，水泵平均揚程工況應在高效區運行，最高揚程工況下配套電動機不會過載。

（3）合理的布置形式。在滿足設計要求的前提下，泵裝置應采用合理的安裝、布置形式，降低泵站建

設總投資。

（4）較高的泵站裝置效率。選擇的泵裝置應具備較高的泵段及配套進、出水管路效率，從而節省泵站運行費用

二、貫流泵的特點

貫流泵是將潛水電機技術與貫流泵技術結合而產生的新型機電一體化產品，既保持了貫流泵本身的優點，又利用潛水電機技術，克服了傳統貫流泵電機冷卻、散熱、密封等難題，該泵工況適應于大流量、低揚程場合，用于雨水排放、工農業用水、區域調水，尤其適用于排澇和灌溉綜合考慮的水利、防洪工程。

該類型泵具有以下特點：

1 進、出水揚程損失小，泵站裝置效率高，

2 相同工況下，電機功率配置小，運行費用較低，

3 水泵基礎下無需設吸水槽，開挖量小；

4 泵管平直，適宜取消上部高大廠房，也可以不建廠房，用汽車吊裝來取代固定式行車。

5 節省開挖量、土木工程費、建筑工程費，減少安裝面積。節約泵站工程總造價30-40%；

6 安裝快捷，安裝方便。

三、貫流泵的技術介紹

3.1 小型泵與電機同軸，結構緊湊，軸伸盡量縮短，并提高剛度，從設計上將撓度控制在允許范圍內，運行時振動小，密封和軸承壽命更長，大型泵采用齒輪變速結構。采用CFD與實驗方法相結合，確定流線形狀，保證運行高效。

3.2 電機外殼直接將熱量傳到周圍介質中，熱量被周圍的水流帶走。大功率高電壓電機。采用內風道散熱專利技術，使得三相繞組溫升低、溫度場分布均勻。高性能鼠籠式感應電機，特別為潛水泵設計制造，符合GB755標準。絕緣等級為F級，最高工作溫度可達135℃。隨功率不同，可采用380V、660V、3KV、6KV、10KV等電壓等級，對高電壓電機采用兩次VPI絕緣工藝，確保絕緣可靠。軸承采用滾動軸承，能夠承受所有的軸向和徑向負荷，并完全與泵輸送的介質分開。

3.3 水貫流泵為臥式結構，從泵進口看，葉輪逆時針方向旋轉。葉輪采用先進的水力模型換算所得，性能優良、穩定、成熟。選擇較小的nD值。抗汽蝕性能好，確保運行平穩。較小的產品采用兩套獨立的機械密封，較大的產品采用層狀剪切填料密封，或機械密封以不同的密封形式適應不同的結構，確保密封可靠

四、應用方面的探討

由于城市防洪工程中各個城市的防洪特性不同，一種結構的貫流泵并不能適應各種工作

條件，應當對不同條件進行慎重分析，擬采用下列不同結構的貫流泵。

4 .1 電機與葉輪直聯

這種結構適用于流量不大的貫流泵，潛水電機就是燈泡體，電機與水泵共軸。該型式的優點是結構緊湊、簡單，可靠性高；傳動效率高，無中間損耗，無額外噪聲；振動小。但直聯式的潛水貫流泵，其單機運行流量一般在4m3/s 以下為宜。

4 .2 電機與葉輪之間內置行星減速機

采用減速機內置在貫流泵內，使得電機、行星減速機、葉輪同軸線，就可以選取較高轉速的電機，燈泡體的直徑也可以減小，使貫流泵可以做得更大一些。對電機而言，功率因數也得到提高，成本也有下降。這種結構的貫流泵，流量范圍一般為4 -12 .5m3/s 。

4 .3 電機與葉輪采用錐齒輪傳動

這種結構采用錐齒輪正交傳動，電機在水上運行，可以采用普通立式電機；泵內部結構較緊湊，密封和防滲漏問題都能很好地解決，檢修較方便，運行可靠。錐齒輪傳動的同時可以對電機減速，這樣可以使電機選得功率因數高一些，體積小一些。與內置減速機的貫流泵類似，

這種結構的貫流泵流量可從4 -12 .5m3/s 。

五、潛水貫流泵的安裝形式與尺寸

潛水貫流泵一般采用干式安裝，（泵坑內無水，機組周圍是干的，可以進行正常維護）.兩端與管道采用伸縮節相連。其安裝系統為預埋鋼板、地腳螺栓，兩只伸縮節。預埋鋼板為一次預埋件，預埋時須將混凝土中鋼昉與鋼板下部插筋焊接：地腳螺栓旣可以一次預埋，也可以二次預埋；兩端伸縮節為二次預埋件。

安裝時先將貫流泵放到預埋鋼板上，再依據其位置將連接螺栓與預埋板焊牢。如果地腳螺栓為一次預埋，則以地腳螺拴作為定位依據，如果地腳螺檢要二次預埋，可在潛水泵就位后進行，然后依據設計圖樣，用楔鐵調節貫流泵的高度，使其滿足高程要求，最終將泵位置固定。泵運轉時的軸向水推力由地腳螺栓和預埋鋼承受。

將兩只伸縮節與泵進出水端連接，確定伸縮節位置：再將混凝土外露鋼筋與伸縮節焊接，最后進行二次灌漿。

檢修時如需要將泵吊起，先關閉檢修門，將泵過水流道內的積水放掉，抽干泵坑，再將進出水兩端的伸縮節松開，即可將各泵吊離。

參考文獻：

[1] 潛水貫流泵在龍子湖泵站中的應用 潘強 2010

[2] 新型水泵在城市 防洪工 程的應用探討 陳璐2002