大型低扬程水泵机组结构分析比较研究(3)

2009-08-21 仇宝云 扬州大学水利学院

  轴流泵最好采用虹吸出水流道真空破坏阀断流;为节省工程量,混流泵宜采用快速闸门断流,或采用简单的卷扬式闸门断流,但需经验证。合理设计进水流道, 对相关过流部件表面进行粉末喷涂等预处理[11] , 可以提高抗汽蚀性能;叶片表面敷贴不锈钢皮, 外壳内表面中部镶嵌不锈钢带,既可提高抗汽蚀性能,更换又方便、经济。立式电机采用空气冷却器封闭风道通风, 可以大大减轻定子油垢积聚,保证散热和绝缘良好。应保证推力轴承荷载率ε< 018 ,必要时可采用弹性金属塑料瓦[12] 。采用液压减载装置和顶车装置,可以极大地改善机组的安装检修性能。

3.3、合理选用调节功能

  叶片全调节结构费用约占泵机组设备费用的1/4~1/3。对于大叶片角起动困难, 泵站扬程经常变化的机组,应设置全调节机构。有些泵型实现变角经济运行, 泵装置效率可以提高5 %~10 %[13] 。机械式调节机构系统紧凑,但需要改进和完善,增大可用调节力,减小水泵需要调节力,提高可靠性。

  水泵叶片调节, 等效率线基本与Q 轴平行,比较适用于流量调节。叶片频繁调节,根部与轮毂的密封容易失效而漏油或进水。近年来,德国KSB 公司生产的具有可调前导叶的混流泵等效率线基本与Q —H 曲线平行[14] ,更适合于扬程变化较大的泵站经济运行,且机构简单可靠,造价低,是发展方向。

  运行时数较少的排涝泵站, 运行费用与设备投资、特别是排涝社会效益相比为次要因素,只要机组起动没有问题, 可以采用半调节或不调节叶轮,以节省设备费用。如安徽省凤凰颈排涝泵站虽然水泵较大( D=3.1m) ,仍采用了半调节结构;另一座排涝泵站原来采用的是油压式全调节, 由于实际运行并不使用,疏于维护,结果漏油进水,锈蚀严重,现在已改成固定叶片[15] 。如果泵站扬程变化特别频繁且年均运行时数较长,如南水北调东线工程起点泵站,水位受海潮影响,一天长落两次,可以采用变频装置实现调速经济运行。虽然变频装置费用较高,经济上仍是合理的,技术上也是可行的,并且还可低速起动减小起动功率,低速停机减小闸门断流过载的危险。如2000kW 变频装置设备及安装调试费用约需130 万元,按年运行5000h 计算,3~4 年所节省的电费即可收回增加的设备投资[16]

4、结论

  (1) 大型低扬程水泵机组轴线、结构形式、功能复杂多样, 影响机组的安全稳定性、可靠耐久性、安装检修性、工况可调性和经济合理性。关键因素有:泵型、轴线形式、水泵导轴承、水泵汽蚀、断流方式、电机推力轴承、电机通风方式等。

  (2) 泵站应优先选用混流泵。斜、卧式水泵导轴承可靠耐久性差;立式半井筒式泵机组具有较好的综合性能;水泵叶片与外壳采用不锈钢材料,抗汽蚀性能明显增强, 运行时数多的重点泵站应优先采用。

  (3) 轴流泵采用虹吸出水流道真空破坏阀断流比较安全;混流泵采用闸门断流,可以减少工程投资,提高装置效率。

  (4) 立式电机应设置必要的辅助安装功能,采用封闭风道、空气冷却器通风方式。

  (5) 年运行时数多、扬程变化频繁的泵站, 可以考虑采用变频调速经济运行。相反,年运行时数少的排涝泵站,宜采用结构简单、造价低廉的半调节水泵机组。

参考文献:

[1]  刘超等.高性能低扬程轴流泵水力模型开发与应用[J]水泵技术,2001,(3):3~61

[2]  杜刚海 大型泵站机组安装与检修[M] 北京:水利电力出版社,19951

[3]  罗仕宏等 大型双向X 型流道泵站机组减振技术研究[J] 排灌机械,2001 ,19 (4) :15~201

[4]  魏强林,黄海田,仇宝云 P23 酚醛塑料轴承在大型立式水泵导轴承上的应用[J ] 水泵技术,1999 , (2) :26~281

[5]  仇宝云 泵站电机巴氏合金推力瓦烧损分析[J] 扬州大学学报,2000 ,3 (1) :62~641

[6]  仇宝云 大型立式泵机组安装要素分析与控制[J] 水泵技术,1998 , (6) :19~231

[7]  仇宝云,刘超 泵站水泵叶片调节方式概论[J]  水泵技术,1997 , (4) :29~331

[8]  仇宝云等 大型水泵机组大修与大修周期分析[J] 水泵技术,1998 , (3) :40~421

[9]  仇宝云,魏强林,汤正军 护管式清水润滑轴承在大型立式水泵中的应用[J ] 农业工程学报,1999 ,15(3) :256~2581

[10]  仇宝云 大型立式轴流泵导轴承荷载分析计算[J]  农业机械学报,2000 ,31 (1) :58~611

[11]  储训,马援东 水泵抗汽蚀合金粉末喷焊工艺技术[J] 农业机械学报,2001 ,32 (5) :96~991

[12]  黄海田,汤正军,马小忠 弹性金属塑料轴瓦在泵站的应用[J ] 中国农村水利水电,1999 , (6) :21~221

[13]  仇宝云 全调节泵站变角经济运行[J] 水泵技术,1993 , (4) :25~281

[14]  黄经国 用进口导叶可调节特性的大型混流泵[A] 全国泵及泵站专业委员会2001学术年会交流论文集[C] ,2001 ,111

[15]  王焕平,顾和生  淮南市某抽水站全调节改造[J] 排灌机械,2002 ,20 (1) :35~361

[16]  仇宝云等  高港泵站1~3 号机组变频调速效益分析[J]  灌溉排水,2000 ,19 (4) :56~601