锥齿轮传动贯流式水泵机组设计研究.pdfVIP

锥齿轮传动贯流式水泵机组设计研究 夏军1 杨丽娟1 魏海倪2 (1．盐城市水利勘测设计研究院，江苏盐城224002； 2，江西省铅山县水利局，江西铅山 334500) 摘要针对淮河入海水道近期工程穿堤泵站扬程变幅大、低扬程I况运行时间相对较长 的特点，设计中对水泵机纽的结构选型进行研究，在国内首先研制开发出新型圆锥齿轮传 动贯流式水泵机组，并成功应用于工程实践，填补了圆内空白。该机组结构简单、安装维 护方便、运行效率高，值得推广应用。 关键词 锥齿轮传动；贯流泵；准河入海水道 根据规划和可行性研究论证，淮河人海水道近期工程需分别在江苏省阜宁县芦蒲乡 新建芦杨泵站、滨海县东坎镇薪建妇女河泵站各一座。芦杨泵站是具有抽排、自排功 能的排水泵站，妇女河泵站除具有抽排、自排功能外，还具有抽排滨海县县城污水的 功能。 泵站需要在人海水道行洪期和非行洪期都能抽排，扬程变幅太，低扬程工况运行期相 对较长，高扬程运行时间很短。为满足工程要求，提高水泵机组的装置效率，推进高新技 术在淮河人海水道工程中的应用，进行新型圆锥齿轮传动贯流泵机组的设计研究，具有较 高的实际意义。 淮河人海水道芦杨泵站、妇女河泵站与平原地区其他排水泵站相比，主要运行特 点有： (1)运行扬程低，但扬程的变幅大(约5m)，既要在人海水道行洪期高水位时运行排 涝，又要在人海水道非行洪期开机、停机时，外河、内河水位经常基本齐平的零扬程附近 运行排涝。 (2)该泵站属排水泵站，年运行小时数一般不多，其中在低扬程(3m以下)工况下 运行的时间相对较长。 (3)不论在高扬程还是低扬程运行时都希望抽水流量尽量大。 (4)泵站分别在最高、最低两种扬程工况下运行应安全、稳定．因此要求选用性能优 良的水力模型及稳定可靠的泵型。 (5)泵组在最高扬程运行时，实际最大功率应小于电机额定功率。 要适应以上特点工况，泵站常用的机组大多是立式轴流泵，也有采用斜式轴流泵和潜 水轴流泵的，但耍确保高扬程点的运行稳定，在选泵时往往发生矛盾，高、低扬程难以兼 顾。有的水泵装置效率只有30％左右，即使采用垒调节叶轮进行调叶片角度运行．一般 208 也只是流量发生变化，扬程所在的高效区变化不大；如果采用减速运行，在低扬程时效率 高了，但是流量小了，不符合“流量尽量大”的要求，而且价格很高。由于这类泵站面广 量大，研究开发适合这种工况的泵型有其现实意义。 1主泵选型 根据泵站机组工作特点和要求，参考已建低扬程大流量泵站的工程实践，可供选择的 泵型主要有立式轴流泵、斜式轴流泵、贯流式轴流泵。 1．1立式轴流泵 立式轴流泵是广泛使用的低扬程泵型。新型立式泵多采用肘形流道进水，基坑挖深较 大，达1．8D。(D。为叶轮名义直径，下同)。电机安装高程较高．通风、维修条件好。厂 房布置紧凑，宽度较小，但厂房高度较高。泵的装置效率较斜式泵、贯流泵低。 1．2斜式轴流幕 斜式轴流泵是20世纪90年代发展起来的新泵型，倾斜角目前主要有15。、30。、45。 三种，并已在浙江盐官下河泵站、江阴新夏港泵站、东台翻水站等多座泵站使用。该泵型 基坑开挖深度较浅，厂房高度较小，水下结构简单．流道损失较立式泵和卧式轴流泵小， 装置效率较高；水泵机组结构呈中开布置，无需分层。但此泵型水导轴承既要承受轴向推 力，又要承受径向力，故对安装精度和生产工艺要求都很高，且安装不便。 1．3贯流泵 1．3．1贯流泵的鲒构特点 贯流泵实际上是一种适用于低扬程泵站的具有特殊结构和进出水流道形式的卧式轴流 泵，在国外，尤其是日本、荷兰的低扬程大流量泵站，大量采用贯流泵。在我国的应用也 有20多年的历史(主要是中型泵、小型泵)，但对其开发研究起步很晚，尤其是装置性能 方面的研究却相对较少。造成贯流式水泵机组发展缓慢的主要原因是因为贯流式水泵机组 的一些关键技术，如贯流式泵站(含可逆式)进、出流道优化设计、转轮开发等未能较好 掌握，人们已习惯于传统的立式轴流式水泵机组。 传统贯流泵其电机置于灯泡体内．通风散热条件差，安装检修工作量大且不方便，机 组的安全可靠性较立式泵和斜式泵差。近年来，新型潜水电泵发展较快．贯流泵可配套潜 水电机，不存在灯泡体的通风、散热问题。国外潜水贯流泵机组具有至少双重组合密封和 防泄漏、防超温、防过电流等多种自动保护装置，运行中可采用全自动的实时监控来保证 机组的安全运行。但国内潜水贯流泵的工程