泵站充水消渦裝置應用淺析

李亞奇，胡秀華，王春堂

（1.山東農業大學水利土木工程學院，山東 泰安 271018；2.泰安市水利局，山東 泰安 271000）

泵站工程在國民經濟建設中發揮著越來越重要的作用，水泵已經廣泛應用在國民經濟建設各部門以及城鄉居民的日常生活中。在一些小型泵站中，采用人工方式為水泵充水，通常的做法是在水泵進水管進水口處安裝底閥來實現。由于底閥處水頭損失較大，降低了泵站運行效率，有時會出現底閥關閉不嚴或無法關閉的現象，致使底閥漏水，不能完成水泵充水的需要。

1 消渦裝置組成

為減小水泵底閥帶來的能量損失，消除進水池中各渦流，穩定水流狀態，使水泵獲得很好的進水條件，提升泵站運行效率.研究設計了水泵充水消渦裝置，以期解決上述問題。

如圖1 所示，泵站充水消渦裝置包括水泵進水管、堵閥、進水池池底、桁架槽、橫梁、斜梁、縱梁、套環、浮板、螺桿、支架、螺母、進水池后墻等。

圖1 裝置構成

水泵進水管按泵站設計要求固定在進水池后墻上；堵閥為一與水泵進水管相吻合的近似錐形的構件，可由具有一定彈性和一定剛性的材料做成，要求質量要小，螺桿移動時，可通過桁架帶動堵閥上、下移動，堵閥布置在進水管進水口正下方，當堵閥向上移動時，可以將進水管進水口堵住，水泵內灌水時，可以阻止水沿著水泵進水管進水口流入進水池內，以完成為水泵充水的任務；桁架是用于固定堵閥的桿件結構，可采用具有一定強度和剛度的材料（如金屬材料、合金材料等）做成，要求工作過程中，桁架不產生變形，并做好防銹工作，桁架由橫梁、斜梁及縱梁構成一個穩定的桿件結構，桁架的縱梁與螺桿剛性連接，堵閥通過桁架固定在螺桿上。

桁架槽布置在水泵進水管下方的進水池池底上，在澆注進水池池底時澆注完成，其深度、寬度以能使桁架放入，并能使堵閥底部剛好與進水池池底緊密接觸為宜，當水泵充水正常啟動后，桁架底部的橫梁就可以放置在桁架槽內。

螺母固定在支架上，采用金屬材料制成，并能很好地與螺桿吻合，以控制螺桿的上、下行動，可根據工程實際分別采用電動螺母、手動螺母或既可電動又能手動的方式；螺桿采用金屬材料制成，并應做好防銹處理，通過螺紋固定在螺母上，當螺母旋轉時，螺桿可以沿地面鉛直方向上、下移動，以控制堵閥的上、下移動，完成封堵進水管進水口的作用。

支架采用金屬材料制成，用錨桿固定在進水池池頂位置的池壁上；浮板是一塊能漂浮在水面上的板狀消渦板，可采用輕于水的材料制成，布設在水泵進水管與進水池后墻之間，浮板通過套環與桁架的縱梁相連，使浮板可以漂浮在水面上，隨著進水池中水位的升降而自由升降，由于縱梁和套環特殊形狀，使得浮板不能繞著縱梁轉動。

2 工作原理

當水泵工作時，首先關閉水泵出水管上的閘閥，再轉動螺母，使螺桿上移，螺桿通過桁架帶動堵閥上移，直至將水泵進水管進水口全部堵上。通過水泵最頂端的灌水孔向水泵內灌水，在重力作用下，灌入水泵的水會流入到水泵進水管，由于堵閥的封堵作用，進入水泵進水管的水，就不會流到進水池內，而是一直儲存在水泵進水管內，同時進水管及水泵中的氣體由水泵灌水孔排入大氣中，當灌入水泵一定水量時，水就會逐漸充滿水泵進水管、水泵內腔及閘閥前的一段水泵出水管內，水泵進水管、水泵內腔及閘閥前的一段水泵出水管內的氣體全部排入大氣中，完成水泵充水的要求。水泵充水完成后，即可封堵住水泵灌水孔，可正常啟動水泵。

當水泵正常啟動后，再通過反向轉動螺母，使螺桿下移，直至桁架的橫梁進入到進水池底的桁架槽內。此時，進水管直接與進水池中的水源相通，然后可緩慢地打開閘閥，水泵可進行正常工作。當下次水泵再啟動時，重復上述過程，完成水泵充水的要求。

如果水泵出水管上設置有逆止閥或閘閥，則當第一次工作完成后，會在出水管內儲存著一定量的水量，則水泵充水時可以先將堵閥上移，將進水管進水口封堵住，再將出水管中的水倒灌進水泵內腔和進水管內，也可以完成水泵充水的要求；以后的水泵充水，可按上述步驟完成。

當堵閥下降到最低點時，由于堵閥正好處在進水管進水口正下方，堵閥底部與進水池池底緊密接觸，被固定在進水池池底上，堵閥剛好起到消除進水池附底渦的作用，穩定進水池水流狀態。所以，堵閥既可以當作水泵充水設備使用，也可以當作消除進水池附底渦的設備使用。處在水中的螺桿及桁架的縱梁，靠近進水池的后墻，可以很好地消除附壁渦的產生。浮板布設在水泵進水管與后墻之間的水面上，可很好地消除表面渦。通過浮板、堵閥及桁架，防止進水池中表面渦、附壁渦及附底渦的產生。

3 裝置特點

該泵站充水消渦裝置，通過螺桿運動，帶動桁架上、下移動，從而帶動堵閥上、下移動，完成水泵充水的任務，而浮板一直漂浮在水面上，具有以下優點：

1）可以取消水泵底閥，將進水管口做成喇叭口狀，也可完成水泵充水的作用，在很大程度上減少底閥處能量損失，提高泵站運行效率。

2）結構簡單，可以替代真空泵充水系統、真空水箱充水系統、水上式底閥充水系統等，投資省，使用靈活方便。

3）該泵站充水消渦裝置消除了附底渦、附壁渦和表面渦的產生，保障了進水池穩定流水狀態，為水泵提供良好的工作狀態。

4 結 語

該泵站充水消渦裝置的研究，既能去掉水泵底閥，省去了真空泵抽氣系統，解決了水泵底閥帶來的能量損失問題，又能有效地防止表面渦及水中渦的產生，穩定水流狀態，提高泵站運行效率，使用方便、靈活，較好地滿足了運行需求。