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潜水贯流泵机组的研发设计和应用.pdf

第33卷第8期 2011年8月

华电技术 Huadian Technology

Vol.33No.8 Aug. 2011

33#、36#住宅楼施工组织设计方案大型潜水贯流泵机组的研发设计和应用

刘建龙陶爱忠 （1.江苏省通榆河北延送水工程建设管理局江苏响水224600；2.连云港市通榆河北延送水工程建设处 江苏连云港222001)

的自身特点在特低扬程的情况下选用单泵设计流量为10m/s、国内最大叶轮直径为2m的卧式潜水贯流泵装置，可获 得77%以上的泵装置效率。 关键词：潜水贯流泵：泵站结构设计：模型试验；样机试样：安装：运行效果：高效率；分析 中图分类号：TV53*3

潜水贯流泵装置是潜水电机与贯流泵技未相结 合的一种装置类型，它适用于低扬程泵站。水泵转 轮、后导叶、齿轮箱、电机连为一体直接布置在流道 中机组段采用全金属壳体，整体吊装，机组结构紧 凑流道水力损失小，设备可靠性要求高，密封止水 要求高。国外早在20世纪70年代就将该装置应用 于大型泵站，如日本农政思觉路津泵站采用 2200QG12－5.73型潜水贯流泵，叶轮直径为 2.2m设计扬程为5.73m单机流量为12m²/s

通榆河北延工程灌北泵站和善南泵站是送水工 程的第2级、第3级泵站，设计流量分别为50m²/s 和30m²/s设计净扬程分别为1.56m和1.5m2个 泵站采用相同的机组形式和单机规模，单机流量均 为10m²/s。2个泵站的设计扬程很低年运行时间 较长为了实现泵站较高的泵装置效率必须采用水 力性能优良的泵装置形式。经过多种方案的比较 最终确定采用卧式潜水贯流泵装置，水泵直径为 2m水泵转速为156r/min，齿轮减速传动电机转

速为980r/min电机功率为330kw是自前找国叶 轮直径最大的卧式潜水贯流泵。灌北泵站和善南泵 站的运行特征水位、扬程及设计流量见表1。

灌北泵站和善南泵站初步设计采用有厂房竖井 贯流泵方案机组台数分别为5台和3台单机流量 为10m/s不设备机。根据“优化泵站等主体工程 设计充分利用新材料、新工艺、新技术，设计出具有 时代意义的水利工程，充分展示现代水利的新形 象”的要求，江苏省通榆河北延送水工程建设管理 局组织专家组对初步设计方案进行评审。根据评审 意见灌北泵站和善南泵站采用无厂房结构形式、潜 水式贯流泵在小口径潜水式贯流泵成功应用的基 础上，研制、采用大口径潜水灌流泵。 2个泵站取消上部厂房，选用台车机构作为泵 站上部结构机组采用高压潜水电机、行星齿轮减速 器、全封闭泵壳结构。泵站机组站身面图和平面 效果如图1、图2所示，

2.1泵站水力模型比选

由于潜水贯流泵与灯泡贯流泵的结构基本相

表1灌北、善南泵站运行特征水位、扬程及设计流量

同根据评审意见灌北泵站和善南泵站的水力模型 采用江苏省南水北调水源公司组织扬州大学和江苏 大学为金湖泵站开发的灯泡贯流泵的装置模型试验

刘建龙等：大型潜水贯流泵机组的研发设计和应用

图1灌河北泵站剖面图 新沂河侧

图！灌河北泵站剖面图

成果进行比选。选取扬州大学贯流泵模型装置的试 验成果经计算取叶轮直径D=2.0m，叶轮转速 =148r/min；选取江苏大学贯流泵模型装置的试验 成果经计算取叶轮直径D=2.0m，叶轮转速n= 155r/min。水力模型的真机性能参数见表2。 从水力模型的真机性能参数比较表可知2个 水力模型均能满足设计要求且装置效率均较高。经 北较采用由江苏省南水北调水源公司、江苏大学、

图2灌河北泵站高程1.0m平面图

2.2泵站机组段方案设计

灌北泵站和善南泵站采用无厂房结构形式，泵 机组采用潜水式贯流泵,叶轮直径D=2.0m,叶轮 转速n=148r/min全封闭泵壳结构。考虑现场检 修维护的需要泵组采用水泵、减速器、电动机三段 方案设计。为使泵段内水流更通畅减小水流的扩

表2水力模型的真机性能参

散角减小泵组的灯泡比选用高压高速电动机，采 用行星齿轮减速箱，同轴线直联，以最大限度减少灯 泡体积。 电机选择：储备系数取1.1齿轮减速箱效率取 92%则电机功率为Pa=1.1×208/0.92=249 （kW）选用配套电机功率为315kW的异步电机转 速为989r/min。 齿轮减速箱选用行星齿轮减速箱，齿轮箱速比 i=6.4。 为了提高泵组设备运行的可靠性泵组轴承、齿 轮箱采用进口总成部件，电机采用强化绝缘。泵组 内在泵轴承、电机轴承、三相绕组处设温度检测装 置温度检测装置双组，一用一备在电机段、齿轮箱 没、泵轴段设漏水探测装置在齿轮箱段设油位检测 装置电机三相绕组设置在线绝缘监测仪各检测装 置由信号电缆接至机组现场接线箱，仪表显示实时 数据通过数据线连接远程控制计算机。机组段方 案如图3所示

2.3进、出水流道设计

根据GB50265一2010《泵站设计规范》和机组 段主要控制尺寸及站身结构布置的要求潜水贯流 泵的进、出水流道形式均采用平直管进水流道长 7.0m宽5.0m，进口流速0.8m/s流道当量收缩 角20.8°进水流道单线图如图4所示；出水流道长 10.8m宽5.0m出口流速0.8m/s流道当量扩散 角9.8°出水流道单线图如图5所示，

2.4机组安装高程确定

参照灯泡贯流泵模型装置特性曲线查得水泵 装置气蚀比C=1029经换算原型泵临界气蚀余量 约为4.6m，取安全系数1.3,则许用气蚀余量为 5.98 mc 水泵安装高度

表3灌河北泵站辅机设备清单

潜水贯流泵配套异步电动机，功率为315kW 电压等级为10kV。因潜水电机为全封闭结构配有 专用保护，具备浸水、泄漏、超载、温度等保护监测

建龙等：大型潜水贯流泵机组的研发设计和应用

泵站采用10.0kV电源直供潜水贯流泵的接线 方式电气主接线10.0kV和0.4kV侧均采用单母 线方式采用高压进线计量，装设高压电容补偿装 置。潜水贯流泵电气开关柜设现地、远动转换，可在 开关柜现地开启泵组，也可由远程自动化系统开启 泵组。除潜水电机自身所配套的保护监测功能外 配电系统设有过电压、低电压、过电流等保护方式。

3潜水贯流泵装置模型试验

（1）进、出水流道水力损失计算值与试验值的 比较。透明流道试验得到的灌北泵站进、出水流道 水力损失与流道优化水力设计计算所得到的流道水 力损失比较见表4。进水流道水力损失试验值与计 算值相差0.019mDB31／T 1146.1-2019标准下载，计算值偏小；出水流道水力损失 试验值与计算值很接近仅相差0.002m。

表4进、出水流道水力损失计算值 与试验值的比较

（2）泵站装置效率计算值与试验值的比较。根 据流道模型试验的结果可以计算灌北泵站泵站装置

图7透明进、出水流道模型

贵阳市某连续箱梁刚构大桥工程(实施)施工组织设计_secret设计工况（扬程1.56m流量0.225m²/s）时的流道 效率

根据流道效率和水泵效率推算出灌北泵站设计 工况时的泵装置效率

根据装置模型试验的结果，设计工况时泵站装 置模型的装置效率为77.7%（如图8所示）