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东深供水改造工程大型输水泵选型概述
作者:管理员    发布于:2016-12-01 08:49:12    文字:【】【】【

  1前言东深供水工程是向香港、探圳及沿线东莞市城镇提供饮用源水、农田灌溉用水的大型跨流域调水工程。工程引取东江源水,经过东江、司马、马滩、塘厦、竹塘和沙岭6级供水泵站,利用石马河天然河道输水到深圳水库,然后通过输水管道送水到香港和深圳,目前年供水能力达17. 90年代以来,深圳及沿线东莞市城填经济迅速发展,用水量不断增加,迫切要求增加供水量,需从东江引水量增加到每年24. 23亿m3;同时原工程主要利用天然河道作为输水道,供水水质受到不同程度的污染。为改善供水水质和增加沿线供水量,经国家计委批准立项,决定投资47亿元人民币兴建东深供水改造工程。

  东深供水改造工程建造专用输水管道与石马河分离,管道沿线新建莲湖、旗岭、金湖三级泵站,形成太园(已建)、莲湖、旗岭、金湖4级泵站的供水系统。该工程于2000年8月28日开工,预计2003年3月建成投产。

  莲湖、旗岭和金湖泵站分别选用8台全调节抽芯式混流泵,其中旗岭和金湖泵站水泵配套电机功率为5000kW,莲湖泵站水泵配套电机功率为3000kW,以下简要介绍旗岭和金湖泵站水泵的选型、结构特点及应用。

  2水泵选型2.1泵站的自然条件及对泵的要求根据深圳、香港及东莞市沿线供水量的要求,确定莲湖泵站的流量为lm3/S,旗岭和金湖泵站的流量为90mVs;根据水工模型试验结果分析确定泵站的静扬程。后确定本工程莲湖、旗岭和金湖三级栗站的基本参数(见表1)。

  泵站名称出水池水位(m)进水池水位(m)设计大小泵站静扬静扬静扬程程程M(m)(m)(m)(m3/s)设计低上水上水位位设计低篼下水下水下水位位位莲湖旗岭金湖泵站抽取的东江源水水质达到国家地面饮用水n级标准,源水多年平均泥沙含量为值为7.06,所以要求水泵能抽送清水。

  1泵台数的确定根据《泵站设计规范》,对重要的城市供水工程水泵的台数为4~8台,考虑各供水泵站的连接、配合,单泵流量匹配以及近期和远期供水量的变化等因素,莲湖、旗岭和金湖泵站水泵技术2002.2泵台数分别选择6台工作,2台备用的方案D 2.2栗主要参数的计算(1)根据泵站流量和泵台数,旗岭和金湖泵站的水栗设计流量为15m3/s.考虑拦污栅、阀门和管道等的损失,初步计算旗岭和金湖的水力损失约为1.6m,因此水泵的设计扬程为26.6m.水泵喇叭口的淹没深度一般取1.65 ~2D(fl为喇叭口的直约2. 45m),后确定喇叭口的淹没深度为6m,考虑泵站的水力损失1.6m,喇叭口离叶轮约1.5m,水泵的有效汽蚀余量NPSHa约为13m,为保证水泵的汽蚀性能,选取NPSHr =10m,根据公式一般情况下应优先选用卧式泵,本工程由于泵站水位变化幅度较大,选用立式泵可以减小泵站占地面积,降低土建投资,同时立式泵具有直接启动的优点;当然立式泵也有以下缺点:主要工作部分均在水面以下,检修不便;吊车的起吊高度大,厂房篼;机械载荷集中,单位面积负荷大;水润滑轴承的维护量大;由于本工程沿线和近远期供水的变化,水泵必须具有调节流量的能力,因此选用全调节混流栗。

  7r/min对应的汽蚀比转速C分别为950和1030,满足目前制造水平,考虑到目前国内主要电机厂家均未生产过272.7r/min(22级)的电机,因此选取转速n=250r/min较为合适。

  根据水泵的设计流量、设计扬程和转速及比转速公式计算对应的设计工况下的比转速为302.(5)泵的主要几何尺寸和d叶轮进口有效直径认根据公式(3)计算,系数尺。=4全调节方式有叶片调节、变频调节和前置导叶调节三种方式。从运行效率来看,叶片调节、变频调节比前置导叶调节篼25,本工程装机容量大,应优先采用叶片调节或变频调节方式;从机组造价来看,叶片调节比变频调节低30左右;从水泵结构来看,叶片调节复杂。经过综合比较,决定采用叶片调节方式。

  混流泵的结构根据出水室形式可分为蜗壳式和导叶式两种,而蜗壳式混流泵要实现叶片调节比较困难,因此采用导叶式混流泵。

  导叶式混流泵又分为湿坑式和干坑式。

  干坑式混流泵在水利工程中广泛使用,采用肘形进水流道,土建精度要求较高。电机与水泵分层布置,安装时电机与水泵找平对中比较麻烦,检修环境差。

  湿坑式混流泵我国从八十年代初开始从国外引进技术生产。目前是国内大型电厂的标准设计。九十年代开始用于大型给排水工程并取(1)泵结构型式的选择混流泵的比转速范围为300~500,计算得到水泵的比转速为302,因此采用混流泵。

  得较好的效果。

  湿坑式混流泵一般采用单层布置,水泵调整、找平比较方便,电机为整体式安装,不需要现场盘车,只要调水平和水泵对中后便可以联接,检修环境较好,其缺点是支承面以上高度大,维修不便;振动及稳定性能差;起吊高度大。经过综合比较本工程终选用湿坑式混流泵。

  湿坑式混流泵有抽芯式和非抽芯式两种,非抽芯式混流泵检修时必须把包括泵外壳在内的全部部件吊出,适用于小型泵;而抽芯式泵检修时只需将转动部分、导叶以及叶轮壳体抽出,比较方便,而且大大改善了检修环境,适用于大型泵站。

  抽芯式混流栗效率比非抽芯式混流泵效率篼2左右。由于抽芯式水泵结构复杂,每个泵站水泵造价比非抽芯式高460万元,但由于结构安装的优点,土建投资可以降低1000万元,综合比较抽芯式混流泵站造价低。

  对湿坑式混流泵广泛采用矩形进水流道和喇叭形吸人口,干坑式混流泵采用肘形进水流道。肘形进水流道进水流态较好,但沿程损失大,土建开挖较深。对于矩形进水流道,国外欧美日主要生产厂和研究部门都进行了详细的水力研究和试验,在喇叭进口处设置防旋涡隔板及进口处设置肋板等,防止旋涡的产生,使水流均匀进人水泵吸人管。进水流道的尺寸形成了标准,经过综合比较,采用矩形进水流道和喇叭吸人口。

  6m,采用直管式出水流道,在每台泵的出水管上设置一台DN2600液控蝶阀,正常情况下阀门开启一定角度后启动泵组,泵组运行时全开,停机时关闭。液控蝶阀配有液压系统以保证果组正常时能打开或关闭阀门,事故时能可靠地关闭阀门。为防止液控蝶阀故障,在液控蝶阀后设置快速闸门,当液控蝶阀故障时,快速闸门迅速切断水流,同时该闸门可以作为检修液控蝶阀之用。

  综上所述,本工程采用全调节抽芯式湿坑式混流泵,采用矩形进水流道和喇叭形吸人口,采用液控蝶阀断流。

  3主要技术关键与解决方法旗岭和金湖水泵选用的全调节抽芯式混流泵由沈阳水泵股份有限公司与奥地利AN-DRITZ公司合作生产,配套电机为GE与上海电机厂联合设计和生产。莲湖水泵由长沙水泵厂与日本EBARA公司合作生产,配套电机为GE与东方电机厂联合设计和生产。合作方式为国外公司负责水泵的设计,转轮、调节机构的生产与自动化元件的配套,国内公司负责导叶体、主轴与泵壳等生产和整机组装。为提高国产化水平,国内负责各站2套叶轮的生产。

  旗岭和金湖水泵的主要特点如下:为全调节立式抽芯式混流泵(),叶轮名义直径1950mm,配套电机功率5000kW,采用整体式电机。叶片为液压全调节方式,泵组立式布置,其转动部分和导叶体均可以从上部直接2600HTEXJ全调节抽芯式混流泵结构图水泵技术2002.2 2600VKNM全调节抽芯式混流泵结构图吊出。水泵采用单基础安装,吐出口在基础层之下。进水流道为矩形,水泵进口为喇叭形进水口。叶片调节机构布置在电机与水泵之间,水泵与电机轴刚性连接,整个机组的轴向推力由电机上部的推力轴承承担,推力轴承采用英图见,其叶轮名义直径2050mm,配套电机功率3000kW,其整体结构与2600HTEXJ类似,只不过其调节机构位于电机顶部,电机推力轴承采用德国RENK轴承。

  叶轮叶片采用全三维数值设计方法设计,确保了转轮模型转轮有较高的效率和汽蚀特性,水泵模型试验在奥地利ASTRO试验研究所进行,实测模型效率达91.叶片采用单片铸造,整体在五轴联动数控机床上加上,确保叶片翼型的精度及叶片表面的光洁度。叶片采用汽蚀性能和抗磨性能良好,并保证在常温下具有良好可焊性的不镑钢材料ZG06Crl3Ni4MR,有效防止叶片裂纹的产生。

  转轮体内轴承为采用德国生产的无油润滑DEVA轴承,轴承寿命达32000时以上,同时避免了漏油造成水质污染。

  叶片调节机构主要有电动机械式和液压式。选用方式主要取决于轴功率的大小,电动机械式一般适用于轴功率小于2000kW的情水泵技术2002.2况,本工程方泵配套功率为5000kW,操作力矩大,如采用机械式,难于满足要求且尺寸较大。液压式调节机械可以通过选择油压来满足操作力矩的要求。

  调节机构由液压系统、伺服电机等组成。

  伺服电机由伺服电机盖、伺服油缸、活塞、密封件和止动环等组成。压力油通过伺服电机盖进人伺服油缸推动活塞上下移动,从而带动调节杆上下移动来调节叶片角度。叶片角度的定位通过PD控制器保证。

  本工程为城市供水工程,必须杜绝漏油对水质造成污染。在设计上为防止压力油从泵轴与拉杆之间的间隙漏出,液压油盘采用双层防漏密封,将密封之间可能出现的漏油引至排油箱,并设置防漏报警信号。

  导轴承主要有橡胶轴承、赛龙轴承、陶瓷轴承及巴氏合金轴承。赛龙轴承和陶瓷轴承适用于无清洁水源的泵站且价格较高,而巴氏合金轴承结构复杂,本工程的水泵输送的水质较好,因此采用应用广泛且价格便宜的橡胶轴承。

  橡胶轴承的润滑启动前采用泵站源水加压,启动后由泵内水自润滑,结构简单,正常情况下,橡胶轴承寿命可以达到32000小时以上。

  由于水栗主轴长达12m,因此本泵设导轴承两个。

  水泵参数监测东深供水改造工程全部采用计算机集中监控系统,水泵的控制采用可编程控制器PLC控制,实现水泵的现地/远程、自动/手动控制,确保水泵在高效率下运行。水泵配置了差压流量监视系统、水泵叶片角度、泵轴摆度、水泵振动等监测元件,其中差压元件采用ABB产品,振动和摆度监测采用加拿大本特力公司的产品。

  主要技术难点总重量约120吨,为目前国内大的全调节抽芯式混流泵,水泵加工、组装、试验、运输和安装的主要难点如下:水泵为全抽芯式结构,无法通过现场机组盘车来确保机组摆度,采用配合止口、平键和圆柱销定位,通过加工精度确保;150mm,如何解决长轴加工和空心加工的是一个难点;达34:1,如何避免加工变形是一个难点;水泵真机试验的总轴向力达400吨,对试验台的基础要求非常篼;同时试验流量达(上接第23页)泵是一种新型的无泄漏耐腐蚀泵。通过两套密封并联组合,建立两道相互隔离的密封腔,采用自吸内引流、注人液、隔离罐等方式,实现输送液介质与隔离液介质的分离,保证输送液介质的无泄漏。该产品适用于化工、石油、医药、食品等行业中输送有毒、有害、易燃易爆,贵重液体等介质。

  54000m3/h,对试验水池要求高;水泵抽芯大起重量为60吨,高度达10m,对安装要求较高;整体电机重约60吨,高约4m,整体运输也是一个难点。

  4小结鉴于东深供水改造工程的重要性,在经过综合比较的基础上选用综合特性好、运行可靠性高,技术性能先进的水泵。为检验水泵的性能,该泵在沈阳水泵股份有限公司进行了真机试验,通过试验证明本泵的设计先进,性能优良,满足了东深供水改造工程的要求。目前该泵已准备在东深供水改造工程安装,工程完工后,将彻底改善对深圳和香港两地的供水水质。

  该泵为我国城市调水工程用同类泵型的设计、选型、制造和应用具有一定的。

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