陜西省東雷抽黃灌區一級泵站水泵選型建議

【摘要】本文主要介紹東雷抽黃灌區一級泵站水泵基本情況、主水泵主要存在的問題，以及泵站改造中如何選擇合適的泵型的具體實施方案，為一級泵站水泵的更新改造提供了借鑒。

【關鍵詞】水泵選型；黃灌區

陜西省東雷抽黃灌區是以黃河為水源的大型高揚程電力提灌工程，渠首位于黃河小北干流中段右岸，規劃灌溉面積102萬畝，現有效灌溉面積83.7萬畝，渠首抽水能力60m3/s?；轁珊详枴⒋罄?、澄城、蒲城四縣13個鄉鎮47.5萬農村人口。灌區建成抽水泵站28座，安裝水泵機組133臺套，總裝機容量11.86萬kw；建成干支渠道71條，總長411km。沿總干渠西側依次設東雷、新民、烏牛、加西四個分級抽水灌溉系統，加上新民、朝邑兩處灘地排灌工程共六個灌溉系統。灌區于1975年8月開工建設，1979年陸續投入灌溉運行并受益，工程投運三十五年來，累計引水35億m3，共計灌溉農田2230萬畝次，創造社會經濟效益90億元，尤其是2014、2015年年均用水量1億立方米，創灌區開灌以來新高，在抗御干旱災害、確保轄區糧食安全和社會經濟發展發揮了巨大作用。

一、東雷一級泵站設備基本情況

東雷一級泵站位于陜西省渭南市合陽縣東雷村塬下，從黃河右岸直接取水，屬東雷抽黃灌區渠首泵站，該工程于1979年建成，設計灌溉面積102萬畝，設計流量40.0m3/s，設計揚程8.0m，泵站總裝機功率6160kW。該站采用“閘站合一”的臨河布置方式，泵站從黃河右岸直接取水，泵站主泵房共分8個泵室，設置9臺水泵，安裝16CJ-80型全調節軸流泵7臺，配套TDL215/26-24型800kW同步電機。安裝36ZLB-70型半調節水泵2臺，配套JSL15-12型280kW異步電動機，工作電壓均為6kV，總裝機功率6160kW。工程于1975 年 8 月開工，1979 年 11 月投入運行。受歷史條件限制，工程建設標準低，機電設備技術落后，缺陷較多。經過近40年灌溉運行，工程總體老化破損嚴重，機電設備普遍超期服役，效率下降，能耗超標，故障經常發生。

二、主水泵存在的主要問題

（1）轉輪不能調節，只能做定漿運行。

該站原設計該型號水泵葉輪為全調節，調節范圍為θ=-8°～+8°。但由于沒有正確的力特性資料，其設計電磁機構操作力與實際需要相差甚遠，且加工質量較差，操作機構也不經常動作，容易卡死。所以，該泵葉輪在實際運行中根本不能調節，只能做定漿運行。全調節機構無法發揮其應有的作用，且給安裝、檢修和維護增加了工作強度，設備檢修費用大大增加。

（2）水泵軸承問題

水泵軸承分為上、下導橡膠軸承，原水泵技術供水為上下軸承單獨分開供清，運行中由于水源含沙量較大，設備密封難以保證，泥沙水進入下導軸承磨損嚴重，導致機組檢修頻繁。經2000年續建項目改造為水泵加設主軸套管，改造下導軸承的技術供水系統，軸承的壓力潤滑水由上導軸承經套管進入下導軸承排出，含沙水流完全隔絕在套管之外，運行情況有所改善，大修周期得到了延長，設備最長運行周期15000臺時不需大修。

（3）水泵的流道設計不夠合理。

該水泵的流道設計不夠合理，導葉進口處的過流面積很小，嚴重影響水泵的過流能力和水力效率。該水泵轉輪的輪轂直徑達 0.55D1（D1 為轉輪直徑），導葉體的輪轂直徑更大，達 0.60D1，在設計流量下，導葉進口處的軸面流速高達 Vm=8.0m/s，影響水泵的過流能力和水力效率，經2000年續建項目改造中將全調節改為定漿，將球形轉輪室改為柱形，并將輪轂直徑從 0.55D1 縮小至 0.36D1，過流能力和水力效率明顯提高。

（3）泵殼問題

該水泵原泵殼為鑄鐵材質，抗敲擊能力較差，由于水下導軸承偏磨原因，水泵難免會出現擺動，從而引起泵殼敲擊破損現象，導致機房水泵層水淹現象，危及設備、人身安全。經2000年續建項目改造中將原泵殼改為鑄鋼材質，抗氧化性能較差，但機組小幅度擺動引起的敲擊泵殼，不會再引起泵殼破損現象，保證了設備及人身安全。

（5）出水拍門無法打開

黃河水含沙量大，備用機組或停機后，高含沙量的黃河水，經常會將拍門淤死，或者通過拍門，淤滿備用機組進水流道，造成機組不能正常啟動。為避免發生上述情況，在水泵出水口筑一道防沙墻，抬高了水泵凈揚程 1～2m，經續建項目改造使泵出口的防沙墻高度降低，并在防沙墻頂安裝簡易拍門，防止含沙水流進入水泵流道，水泵運行效率相對有所改善，但還是進一步進行技術優化。

2009年4月中國灌溉排水發展中心對陜西省東雷抽黃灌區大型灌溉泵站安全鑒定報告復核結論：東雷一級站建筑物安全類別鑒定為四類級別，東雷一級泵站水泵過流部件磨蝕嚴重，幾何形狀改變，大面積出現麻面，機組裝置效率約為 53%。水泵運行振動大出水量小，效率低，大修頻繁，維護困難，不能滿足泵站安全運行要求，最終機電設備、金屬結構安全類別鑒定為四類，東雷一級站安全類別鑒定為四類泵站。

三、泵站改造中如何選擇合適的泵型

1、從經濟性方面考慮

全調節或半調節水泵在滿足泵站設計流量和揚程要求的同時，在最高、最低揚程工況下，確保水泵在高效區運行，同時達到高效、安全、節能的目的，固定式軸流泵則只能在水源處于設計正常水位是的達到高效運行，水量無法調節，水泵性能無法得到合理調配，相對造成資源浪費。因此調節型水泵優于固定式水泵

2、從實用性方面考慮

由于水源含沙較高，水質條件較差，在運行中運用調節機構的使用率極小，葉輪不經常轉動，操作機構容易被卡死，根本不能調節，只能做定漿運行。由于轉輪采用全調節結構后，其輪轂直徑加大，需采用球形輪轂體和轉輪室，還增加了制造、安裝、檢修難度。而固定式軸流泵將不會出現這類情況，不僅減少了機組中調節機構部分，還節約了設備成本，減少了日常維護的工作量及維護成本。在實際工作中，東雷二期抽黃一級站、山西夾馬口一級站等同等水源的兄弟單位，均將原來的全調節水泵改為固定式水泵。因此，鑒于水源及工作中各種實際情況，固定式水泵較調節式水泵更實用。

總之，無論是從工作中的使用效果，灌區水介質、運行、維護等各方面考慮，還是從高含沙水源考慮，定漿水泵優于調節水泵，且適宜我灌區，建議使用。

參考文獻：

[1]《離心泵與軸流泵》，北京機械工業出版社。