抽水机机组,是专业技术人员研究生产。产品特点抽水机机组包孕抽水机、动力机(电动机以及内燃机等)以及传动设备。它是泵站工程的主要设备,又称为主机组。泵站的辅助设备、电气设备以及泵站中的各种建筑物都是为主机组的运行以及维护服务的。抽水机选型直接影响动力机以及传动装置的配套,同时,也是辅助设备、电气设备、节制设备、泵房,进出水管道(或者流道)、进出池塘等的预设依据。抽水机机组的选型配套是否合理,不仅影响泵站工程的效益能否正常发挥,而且对泵站工程投资、能源消耗、运行费用以及安全运行都有很大影响。因此,在泵站的计划预设中窿该引起足够重视。取水输抽水机站工程中最常用的抽水机为叶片泵。按其工作原理,叶片泵的类型有离心泵、轴流泵及混流泵。按泵轴安装形式可分为立式、卧式以及斜式。按电机是否能在水下运行又可分为常规泵机组以及潜入水下电泵机组等。各种类型的抽水机有不同的规格,表示规格的参数有口径、转速、流量、扬程、功率、效率及汽蚀余量(或者允许吸上真空高度)等。抽水机选型的内部实质意义就是确定抽水机类型、规格以及台数。因此,在抽水机选型之前,答对常用抽水机的类型以及规格有所了解。一、离心泵机组(一)分类(1)按叶轮进水方向分为单吸式以及双吸式。(2)按叶轮的数目分为单级以及多级。单级泵只有一个叶轮,多级泵则有两个以上叶轮。(3)按泵轴安装形式分为立式、卧式以及斜式。立式泵轴为垂直方向,卧式泵轴为水平方向,斜式泵轴为倾斜方向。(二)性能规格离心泵的比转数nJ的规模为30-300,其中,n=30~80的称为低比转数离心泵,n。=80~150的称为中比转数离心泵,N=150~300的称为高比转数离心泵。图6-1为单级单吸卧式离心泵机组,这是中小型离心泵的主要形式。我国的单级单吸卧式离心泵的型号曾经用过原苏联的K型,厥后改为B型或者BA型。如4B一35A型表示泵入口直径为4in(即100mm),B表示卧式单吸单级离心泵,35表示抽水机扬程为35m,A表示叶轮直径车削过一次。近年来推出了一批按国际标准(1SO一2858)制造的IS系列。如IS60-32-125型表示IS系类列,泵入口直径为50mm,出口直径为32mm,叶轮名义直径为125mm。该系列的流量间隔比(即相邻规格的抽水机预设点流量之比)Xo=1.6以及2。扬程间隔比X"=1.6。整个系列共七种比转数的水力模型。二、低扬程抽水机机组1、大型低扬程抽水机机组基本布局形式

type=text/javascript//type=text/javascript//0)preLoad.src=expand1_TreeView1_ImageArray[i];}expand1_TreeView1_Data.lastIndex=123;expand1_TreeView1_Data.populateLog=theForm.elements['expand1_TreeView1_PopulateLog'];expand1_TreeView1_Data.treeViewID='expand1$TreeView1';expand1_TreeView1_Data.name='expand1_TreeView1_Data';//]]1.1、抽水机布局形式大型低扬程抽水机大多采用轴流式叶轮,仅有6HL、3HL、1400HL216等少数几种泵型采用混流式叶轮。叶轮直径D=1.20~5.70m,单泵流量Q=5.0~97.5m3/s,配套功率N=500~7000kW,定额转速n=250~75r/min,单站台数2~20台。大型低扬程抽水机机组布局形式多样。按轴线形式,有立式(弯管式、井筒式、圬工式、双蜗壳式、箱涵式及抽芯式)、斜式(15°、30°、45°)以及卧式(平面S式、水平轴伸式、猫背式及贯流泵机组)等。立式弯管式抽水机特点是有一60°金属弯管,在弯管上部以及导叶体内设有2只导轴承,适用于叶轮直径D=1.20~2.00m的抽水机。立式圬工式抽水机的出水弯管用钢筋混凝土现场浇筑而成,泵轴穿来由设有密封,采用的抽水机有D=2.80、4.00、4.50m轴流泵、D=2.85、5.70m双蜗壳式混流泵。立式井筒式抽水机安装在现浇混凝土井筒内,所有部件均可由井筒吊入安装,上部金属泵盖与井筒配合形成弯管。其中,叶轮外壳、进水伸缩节及导叶体的下半部门裸露在抽水机层的布局称半井筒式,今朝有D=2.00、3.10m轴流泵采用;抽水机全部包围在井筒内的布局,称全井筒式。立式箱涵式抽水机是近年来发展起来的,它适用于内外水位变化频繁、高低交错的沿江圩区特低扬程双向双层流道泵站,这种布局上下层流道仅有一板所隔,可以高处灌溉以及提排,也可哄骗底层流道自流灌溉以及排涝。在泵轴穿出上层流道处设有泵盖以及密封,与井筒式相似。SEZ系列混流泵采用了立式抽芯群体吊装式布局,这种布局适用于D≤2.20m的中型导叶式混流泵。大型斜式以及卧式抽水机外壳部件一般采用铸钢或者铸铁件,常做成上下对开式,以便于安装与检修。思量到出水流道等站房布局布置,电有机体积不允许过大,只能采用体积小、极数少、转速高的同步电机,需设齿轮箱变速。1.2、电机布局形式我国采用同步电机,型式有立式电动机、立式可逆双速电机、立式双速电动机、斜式或者卧式电动机等。斜式以及卧式电有机体积小,转速高,为群体式布局,安装轻便,与抽水机之间设有变速装置,电机不承受轴向水推力。立式直联电有机体积大,出为分散式布局,需在泵站进行部件组合安装,安装要求高,技术性强[2].2800kW以上的立式电机在下机架上设有制动与顶车装置,5000kW及以上的立式电机推力轴承设有液压减载装置,并采用空气冷却器封闭通风布局。2、大型低扬程抽水机机组布局功能分析比较2.1、安全不变性轴流泵与混流泵整个流量规模内的特性差异很大。叶片角度绝对是,混流泵高效区宽于轴流泵。轴流泵接近零流量时,扬程以及功率很大,约为预设值的2~3倍,且小流量区(高扬程)运行不不变,起动扬程高、功率大,易振动,用闸门或者快速闸门断流时,停机门体下降时刻以及速度难于节制,容易造成闭阀运行而过载,或者倒转飞逸,影响机组以及泵站安全。混流泵Q-N曲线比较平缓,机组起动以及停机断流比较容易。在扬程、过流面积、流速相同的情况下,导叶式混流泵叶轮产生的轴向水推力小于轴流式叶轮,电机推力轴承荷载较小。采用拍门断流的泵站,拍门长期浸没在水下,受出水的打击晃动,门铰容易锈蚀以及疲劳破坏而致拍门冲落,造成停机倒流;拍门关闭对流道出口的撞击力很大;出池塘泥沙沉积阻碍拍门开启,容易造成机组起动过载。这些城市影响工程以及机组安全。进水流道(出格是双向进水流道)预设不合理,流态紊乱,容易形成涡带,加重汽蚀以及振动;双向出水流道也容易造成机组振动[3];虹吸出水流道挟气能力不够,容易长期存气,振动不止。2.2、靠得住耐久性(1)单站机组台数与容积。泵站装机流量绝对是,机组台数取决于单机容积。机组大,效率高,但站房基础开挖深。部件体积大,制造、安装、检修以及运输困难,有些要害部件技术性能不过关。单站台数过少,运行保证率低。若仅设2台机组,1台发生故障后,抽水量仅为50%;若1台备用,则机组过大,造成华侈。相反,泵站装机容积小、台数过多,则运行办理不便,站房太长,占地面积大,前池以及出池塘开挖长度大,增加土建投资。(2)抽水机导轴承掉效问题。巴氏合金导轴承承载能力大,但布局复杂,出格是水密封布局不靠得住,大量漏水进入导叶体轮毂腔,容易进入油轴承,常常是机组还未到大修时间,甚至刚安装运行不久,由于浸水,轴承以及轴颈严重拉毛、剥落,间隙增大,导致叶片碰壳。据江苏省江都抽水站不完全统计,所有大泵油轴承都浸过水,单站平均每年发生4.8次以上,10年内单泵至多发生18次之多[4].非金属水润滑导轴承不存在浸水受损问题,但承载能力低,用于卧式以及斜式泵时,工作荷载大,易因偏磨而损坏,寿命短。如浙江盐官下河斜15°抽水机P24酚醛塑料轴承运行寿命只有数百钟头;江苏新夏港斜30°抽水机P23酚醛塑料轴承清水润滑,运行300h,轴承及轴颈出现较着偏磨以及凹痕,运行500h,磨耗0.5mm,遏制运行,以防叶片碰壳。对大型斜式以及卧式抽水机,金属导轴承易浸水掉效,非金属轴承寿命又短,故其靠得住性以及耐久性较差。立式泵导轴承虽然工作荷载小,非金属导轴承采用河水润滑,或者采用清水润滑,但密封布局不靠得住时,河水中的泥沙进入轴承间隙,经轴颈的挤压嵌入轴承,磨耗轴颈,被磨毛糙的轴颈反过来加速轴承的磨耗,恶性循环,轴承磨耗加剧,轴颈面层很快大片剥落,叶片间隙增大,造成叶片碰壳。(3)抽水机汽蚀。nD过大,安装高程过高,进水流道预设不合理,城市加重抽水机汽蚀。翼型汽蚀以及间隙汽蚀严重时,过流表面成蜂窝状,叶片边缘剥落,间隙增大,效率降低,甚至外壳穿孔,汽蚀处理频繁,影响机组的耐久性。(4)电机故障。推力轴承是立式电机最要害的易磨易损部件,轴衬烧损是常见故障,占电机故障的70%~80%.安装质量差、运行扬程高是直接原因,其根本原因是轴承过载以及布局不合理。据统计,轴承荷载率ε019时容易烧瓦,而ε018很少出现烧瓦变乱[5].立式机组电机位置高,运行环境与通风散热前提好。采用自然空气靠转子磁轭上下风扇造成的压力或者风机形成的真空迫使热空气从定子出风洞流出,外界冷空气经上下通风口进入补充,空气中的大量灰尘与油缸内润滑因温度升高以及扰动而汽化的油雾混合,储蓄积累在定子铁芯线圈上及通风槽内,严重影响散热以及绝缘,往往迫使电机提早大修,清洗工作量很大。贯流泵机组长期浸没在水下,灯泡体内壁结露很难处理完成,环境湿度大,密封绝缘要求高,靠得住性较差。2.3、安装检修性大型抽水机机组安装要素有高程、水平、中心、同心、摆度、轴承受力、间隙等[6].ZL13.5-8配1600kW电机、2.8ZLQK-7.0配TDL325/56-40电机等机组布局不合理,机组部件不能按正常程序安装,安装质量不能保证。斜式、卧式机组安装盘车困难,轴线摆度难于测量调整。贯流泵、箱涵式抽水机、全井筒式抽水机外部空间小,安装操作困难,抽水机故障及汽蚀不容易发现,检修需要拆卸电机以及抽水机的大部门部件,工作量大。立式圬工式抽水机导叶体及以下部件需从泵站专用吊物孔吊入并经抽水机层运输通道移至机坑安装,安装检修性差。立式半井筒式抽水机所有部件均可由井筒吊装,机组四周操作空间大,安装性好;打开井筒以及泵盖进人孔可对导轴承检修或者改换。拆开纵向对开式叶轮外壳,抽水机叶轮完全可见。易损件拆装工作量小,检修费用少,检修性好。无液压减载装置的大型立式机组需要25~35人盘车,劳动强度大;无顶车装置的立式电机安装及起动前需在下机架上放置4只千斤顶顶车,空间小,操作困难。2.4、工况可调性采用直联传动便于设置叶片调节机构,可调性好。大型抽水机变工况目的有三:使成为事实经济运行、减小起动功率缩短起动时间(限运行全调节)、调节流量。半调节只是增加抽水机的适用规模,不能用于调节工况。油压全调节调节力大,工作靠得住,但油压装置系统复杂;机械全调节布局紧凑,辅助设备简单,是发展方向,但故障多,靠得住性差。泵站应根据实际情况选择叶片调节方式[7].采用双速电机,抽水机具备两个扬程不同的高效区,泵站可以根据不同季节的扬程改变电机接线,改变转速,到达经济运行的目的。2.5、经济合理性立式机组站房高度大;斜式以及卧式机组站房高度小,但宽度增加。立式泵流道转弯多,流动水头损掉大;斜式以及卧式泵流道转弯少,水流方向变化小,出格是贯流泵,水流方向基本不变,水力损掉小。单从能量角度(系统效率)思量,电机效率以及抽水机泵段效率相同时,贯流泵装置最优,其它卧式以及斜式装置次之,立式装置效率较低。思量到非立式装置间接传动效率,立式泵系统效率低1%~3%.非立式装置叶片全调节机构设置比较困难,对扬程经常变化的泵站,立式装置设置叶片调节机构,通过变角保证系统始终高效运行,系统平均运行效率其实不低于斜、卧式装置。轴线形式、立式抽水机布局对比分别如表1、2.3、大型低扬程抽水机机组布局预设选用3.1、合理选用泵型混流泵与轴流泵相比,关死点功率小,小流量区运行较不变,闸门断流不容易过载,因此,同等情况下优先采用混流泵,可以提高机组的安全靠得住性以及运行不变性。今朝用于大型泵站的混流式水力模型较少。最近,江苏大学江苏流体机械研究中心与江苏省水利厅合作,开发出了高比转数导叶式斜流泵211水力模型。该模型最高效率为85.3%,效率大于83%的性能规模为:Q=0.26~0.47m3/s,H=4.6~9.2m,ns=650~950.研究成果表明:211模型与轴流泵模型相比,具备3大特点:(1)高效规模非常广;(2)小流量地区范围的不不变性能显著减轻;(3)能适应扬程变化很大的场合。综合思量制造、安装、办理、技术前提成熟以及抽送每千吨米水单位造价等因素,叶轮直径D=2.8~3.1m摆布,单机配套功率N=1000~3000kW摆布,单站台数3~8台较为合适,重要工程应思量每站设置1台备用机组。3.2、合理预设、选用机组布局机组型式、布局、尺寸预设以及选用要兼顾靠得住耐久性、安装检修性以及经济合理性。对年运行时间长的重要泵站,如南水北调东线工程,年均运行时间达5000~6000h,某一泵站发生问题,将影响整个调水线路的正常运行,因此,机组安全靠得住性是第一位的。立式半井筒式泵机组具备较好的靠得住耐久性、安装维修性以及工况可调性。采用护管式清水润滑轴承[9],可以保证泥沙不进入轴承,使用寿命可以跨越40000h.通过对轴承荷载的分析,提高机组制造安装质量,安装时尽量使各因素引起的分荷载对消,可以减小轴承荷载,延伸使用寿命,提高靠得住耐久性[10].思量到1台机组大修1次需2~4万元,与其它方案相比,本方案所节省的机组维修费用、灵活的工况调节节省的运行费用及因设备完好率的提高产生的经济效益以及社会效益远远跨越增加的设备以及工程投资。抽芯立式混流泵机组安装轻便,适用于扬程较高的泵站,但其检修性一般。由于采用了较新的陶瓷轴承,转速很高,叶轮nD值较大,靠得住耐久性以及汽蚀性能需经时间的检验。对年运行时数极短的排涝泵站,思量到节省土建、施工以及设备投资,亦可采用斜式或者卧式布局,但每年至少需要对抽水机导轴承检修或者改换1次,且要冒抽水机轴承故障的危害。因此不当保证人举。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,或者采用简单的卷扬式闸门断流,但需经验证。合理预设进水流道,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,改换又方便、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储蓄积累,保证散热以及绝缘良好。应保证推力轴承荷载率ε018,必要时可采用弹性金属塑料瓦[12].采用液压减载装置以及顶车装置,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布局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。有些泵型使成为事实变角经济运行,泵装置效率可以提高5%~10%[13].机械式调节机构系统紧凑,但需要改进以及完善,增大可用调节力,减小抽水机需要调节力,提高靠得住性。抽水机叶片调节,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掉效而漏油或者进水。近年来,德国KSB公司生产的具备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,且机构简单靠得住,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、出格是排涝社会效益相比为次要因素,只要机组起动没有问题,可以采用半调节或者不调节叶轮,以节省设备费用。如安徽省凤凰颈排涝泵站虽然抽水机较大(D=3.1m),仍采用了半调节布局;另一座排涝泵站原来采用的是油压式全调节,由于实际运行其实不使用,疏于维护,成果漏油进水,锈蚀严重,现在已改成固定叶片[15].要是泵站扬程变化出格频繁且年均运行时数较长,如南水北调东线工程起点泵站,水位受浪潮影响,一天长落两次,可以采用变频装置使成为事实调速经济运行。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)大型低扬程抽水机机组轴线、布局形式、功能复杂多样,影响机组的安全不变性、靠得住耐久性、安装检修性、工况可调性以及经济合理性。要害因素有:泵型、轴线形式、抽水机导轴承、抽水机汽蚀、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、卧式抽水机导轴承靠得住耐久性差;立式半井筒式泵机组具备较好的综合性能;抽水机叶片与外壳采用不锈钢材料,抗汽蚀性能较着增强,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,可以思量采用变频调速经济运行。相反,年运行时数少的排涝泵站,宜采用布局简单、造价低廉的半调节抽水机机组。

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