平面S型轴流泵设计中应注意的问题古智生（广东省水利厅广州市5100）板不设变形缝，提高底板的防渗能力注意轴流泵轴承的使用寿命，增加通风散热措施等。

　　1平面S型泵研制情况及特点1988年广东省顺德市大门泵站上马，该站的设计内水位为0.9m，低内水位为0.8m设计外水位为五年一遇洪峰水位3. 28m，设计净扬程2. 38m，平均净扬程1.72m，设计流量30.5m3/s样本上找不到合适的水力模型，不得已情况下用6台立式1400ZLB―160机组，总装机1440kWL省厅批准初步设计后，进行施工设计，发现基础太差，处理难，开挖也不易，加上原设计的效率过低，经反复讨论后拟用卧式装置，当时考虑了卧式的两种形式，一种是猫背式，电机在进水管之上；另一种是平放S型，相当于猫背式旋转90°，进出水口在同一平面。前者占地少，弯管刚度大，后者开挖浅，水流状况好。

　　初拟方案后，经过调研，并去日本了荏原制作所的结构形式，后征询了《泵站技术规范》编写组意见后，决定采用臣卜式平面S型。考虑到当时比转数1250轴流泵使用的时间短，寿命和可靠性不清楚，叶片太薄，而1000比转数的水泵，强度、结构、汽蚀性能等均可满足要求，故选用4台1.6m口径比转数1000的水泵，配套4台24极的同步低压电机，总装机1280kW卩样机委托有关水泵厂生产，经比较，卧式机组主要有如下优点：（1）安装检修方便。位于同一平面，水泵采用剖分式结构，不用移动电机即可吊起弯管，拆卸水泵，安装检修十分方便。

　　水流平稳，效率高。立式机组泵段太高，如要满足淹没出流，势必增加弯管，增加水头损失。卧式机组减少水流转弯，进水流道的弯曲半径可以增加，流速分布均匀，因而可提高效率，一般可提高5~7.（3）开挖深度减少。卧式泵进水流道中心与叶轮轴线一致，底板高程与叶轮下缘相近，开挖深度仅受叶轮淹没深度限制，而立式泵底板一般在叶轮中心的2倍叶轮直径之下，故要挖得很深，底板高程前者为一3.4m后者为一5.6m开（4）基础应力小。由于电机和水泵分开压在底板上，底板的长、宽均增加（厂房面积大是卧式泵的缺点），基础大应力可从80.850kPa减少到54.488kPa压应力不均匀系数可从1.50减少到1.22表1立式与卧式结构的比较表安置形式立式卧式平放S型卧式猫背厂房长（m）厂房宽（m）开挖高程（m）一5.一3.大应力（kPa）抗滑系数抗倾系数应力不均匀系数土方开挖（m3）土方回填（m3）石方（m3）混凝土建筑面积（m2）淤积情况严重不淤少淤进水流态差好较好效率（）2泵站设计应注意的问题卧式泵虽然有不少优点，但也有其内在的缺陷，如果考虑挖深度降低又减少工程造价，运行时还可减少淤积……U1.不周到，将影响到正常的使用。主要是整体刚度差，防潮要求/1994-2015CmnaAcademicJournalElecfromc高、噪声大、通风差、易烧轴瓦等。

　　（1）泵房基础结构的处理。基础由一块巨大底板加上四周的侧墙构成，像个无顶的箱子，实际上是没有顶板和纵横内墙的箱形基础。箱形基础如果布置合理，有很大的刚度，可减少地基的不均匀沉降，对上部结构有良好的嵌固作用，基础埋深与周围土体的摩擦作用可减少地震力，增强抗震稳定性，地下水浮力的作用，还可抵消部分载荷。但由于没有箱形基础的顶部和中间隔墙，因此刚度较差。整体刚度主要靠侧墙来提高，沿墙周边与底板的联接，要设置附加钢筋，保证钢筋可靠锚固；沿墙的高度和厚度，要适当加高加厚，但通风口一般在前侧墙，过高的侧墙影响进气效率，侧墙宜比高内水位略高，以上部分要作进风窗口墙厚则不受限制。为减少开裂，侧墙沿高度每隔30mm应设置纵向构造钢筋。

　　底板是四周固定的双向板，为使长短跨方向的弯矩大致接近，有条件时长短方向尽量相近。从这个意义上看，平放S型比猫背式结构更优越。底板在荷载作用下，受侧墙的约束，会产生穹顶作用，导致平面内产生相当大的水平推力，使跨中弯矩减少，提高承载力，设计中可考虑这一有利影响。

　　（2）底板不设变形缝。底板不设缝，可简化构造，方便施工、降低造价，提高刚度，增强整体性。但实际上，只要有4台及以上机组，底板长就会超过30m，通常要分缝。如果设沉降缝，底板变成三边固定一边悬臂的双向板，刚性很差；若此时在缝两边各加侧墙，泵房布置既困难，又影响整齐美观。故底板不宜分缝。为减少不均匀沉降，可在底板下采用基础，支承在基岩上；调整泵房的荷载分布，使底板的形心尽量与建筑物长期竖向荷载的合力点重合；必要时建立混凝土后浇带，带宽超过800mm，钢筋相连，待沉降基本稳定后再浇成整体。为减少温度应九厂房上部应设温度缝或采用刚度较小的结构形式。

　　（3）提高底板的防渗能力。由于机组低于下水位，基底的水压力大，水分很易入侵，既会锈蚀钢筋影响底板的耐久性，还会使厂房长期受潮，影响设备的正常使用。底板下应有100mm厚的垫层，混凝土的保护层不少于50mm.提高混凝土的浇筑质量，主要措施有：选用优质水泥和砂石材料，提高捣制的密实性，降低水灰比，或在混凝土中掺入有塑化作用的减水剂。必要时还可在构件表面设有机防水涂层或1：2水泥砂浆面层。

　　（4）关于轴承的寿命。每台泵转动部件重4.5t，径向力主要由水平向中心滑动轴承承受（推力轴承由于在泵壳之外，养护方便，不易损坏，本文不作讨论）采用水平中开剖分式结构，适合卧式机组安装拆卸的需要，轴承孔与颈之间的间隙可作调整，轴承直径220mm，有效长度354mm，由于长径比大，要求高，在不承受压力的上轴瓦开有四道纵向油槽和一道半环槽，承载区不开槽。轴瓦用锡基巴氏合金，抗腐蚀和抗咬焊力都好，且与钢背结合得牢固，用钙基油脂润滑，这种润滑剂不易溶于水，但熔点低，适用于小于55~60*C的运行副，轴承两端有U型截面唇形密封圈。

　　尽管进行了周密的设计，复核比压P速度V及PV的平面S型轴流泵设计中应注意的问题古智生乘积均在轴瓦材料的许用值之内，轴承还是很容易损坏，已建的几个站均有不同程度的损坏，严重者运行100~200h，下轴瓦就严重磨损和咬焊破坏，以致要停机检修更换。

　　水中轴承由于空间尺寸所限和剖分装配的要求，必须用滑动形式，整个轴承封闭在水泵弯头之中，维护不便，采用液体摩擦技术困难，经济不合理，只能是非完全液体摩擦。摩擦表面总有部分存在金属之间直接接触的滑动，润滑脂仅有降低摩擦和减少磨损作用，并无冷却效果。故认为轴承损坏的原因主要存在供油和漏水方面，经与厂家协商，采用了增加供油次数，每个轴承上增加一套加油枪，每小时注入油脂4mL并改善了密封，经使用，效果较好。

　　水下轴承受力不均匀，对轴承材料的加工精度、密封、润滑应进一步加强，下一步拟用新型的FZ复合塑料代替，以延长寿命。

　　（5）增加通风散热措施。由于进风口比产生热源的电机高出几米，进气效果相当差，工人反映运行时电机层温度过高，酷热难忍。经现场测量，机组运行时，地面温度为32*C时，电机出口温度达63*C，电机层温度达42究其原因，是进风口太高，一般超过热源1.2m就认为进气效率差。出风口的窗口不易打开，仅一扇大门，难以形成有效的对流。

　　对改善通风提出几项措施：进风窗的位置要尽量降低，面积要加大。一般进风口在进水方向，泵房侧墙只要在高出高内水位处就可以设窗，拉窗只能有一半通风面积，要用平推窗代替；出风口要尽量高，面积也要增大，许多泵站的出风窗因开启不方便，实际上是打不开的，只能透光，不能通气，形同虚设，无法形成自然通风，出风窗要设平台使人能上去开窗；两侧大门的面积宜相近，方向尽量一致；必要时用强迫通风的办法，有效是在电机出口处装风机，将热风直接排出厂房。

　　（6）其他。卧式装置的另一缺点是噪声过大，电机水泵位于同一层，实测噪声达90dB以上，目前尚无好办法解决，只能从设备提高精度，搞好平衡，加强润滑等考虑。卧式机组的淹没深度主要考虑叶片上缘处的汽蚀，大门泵站叶轮中心一0.3m设计水位0. 9m，叶轮上缘有0. 4m水深，当内水位降到0.7m即叶轮上缘仅0. 2m时，振动明显加强，效率开始下降，保证一定的淹深是十分重要的。进水流道的设计要保证水流能均匀、平稳进入叶轮，流道断面、长度要按常规肘形流道考虑，施工时要保证模板型线准确，表面光滑。

　　3使用情况及效果大门泵站1993年5月刚安装完毕，6月份就降暴雨，全年运行324h排水3000万m3；1994年大洪水，外水位达4. 14m，比50年一遇还高几十厘米，大大高于设计标准，仍能正常运行。泵站建成已运行7年，累计排水数亿方，平均每耗电1kWA排水100m3，减少损失100多元，减少的损失赚回了十几古智生，男，工程师