大型潜水轴流泵在城市排洪中的应用

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　　摘要：潜水轴流泵由于具有结构简单、维护管理方便、可靠性高和利于自动化控制的优点，在城镇防洪行业和机电排灌水利工程中得到了广泛的应用。介绍了大型潜水轴流泵的使用和维护保养．以及其在城市防洪应用的典型案例。
　　关键词：潜水轴流泵；城市排涝；泵站
　　潜水轴流泵是电机与水泵直联一体潜入水中工作的提水机具，具有结构简单、维护管理方便、可靠性高和利于自动化控制的优点，广泛应用于城镇防洪和机电排灌水利工程。
　　l潜水轴流泵的使用
　　1.1潜水轴流泵的选型
　　潜水轴流泵是机电一体化高科技产品。近年来，由于潜水轴流泵在密封、绝缘、冷却和监控等技术有了长足进展，同时还成功地实现了水泵和出水管道的自动偶合，从而使大口径潜水电泵推广应用速度明显加快。潜水轴流泵在使用中应根据自身工况特点，正确选型，选型时主要考虑流量、扬程、安装方式等，应根据水源的实际情况、工作时间以及泵水量等要求来选定水泵的扬程和流量。水泵扬程与实际所需扬程接近，水泵才能高效节能运行；水泵扬程太低，泵流量不足或不出水；扬程太高，高扬程泵用于低扬程工作时，会出现运行时流量过大，电机超载，若长时间运行，电机温度升高，绕组绝缘层便会逐渐老化，甚至烧毁电机。
　　1.2潜水轴流泵应用优点介绍
　　（1）泵站不怕水淹
　　对于低洼易涝地区，在堤防决口或超过设计标准的特大暴雨降临时，排灌泵站常被水淹。一旦泵站的机电设备被水浸泡，清洗和烘烤等修复工作量很大，将会延迟排水时间，增加灾害损失。因此，常规泵站本身的防洪防潮问题也是十分重要的问题之一。但潜水电泵采用的是潜水电机，水泵机组可以在水下运行。所以，即使泵站被水淹没，只要电机不超载，水泵能在稳定区工作潜水电泵随时可投入运行。
　　(2)机组拆装快捷
　　由于电机与水泵构成一体，无须在安装现场进行耗工、耗时的电机、传动机构、水泵轴线对中的装配工序，现场安装方便、快速。
　　（3）节省泵站工程投资
　　泵站工程投资包括土建投资和设备投资。采用潜水电泵后，土建投资和设备投资均可降低。
　　1）土建投资。由于以下几方面的原因，潜水电泵站的土建投资比常规泵站节省30%～50%。
　　①潜水电泵机组可在水下运行，不怕风吹雨淋，可以省去泵房的上部结构；
　　②潜水轴流泵的机泵同轴，轴向尺寸小，机泵的起吊高度小，即使需要建造上部结构，其高度也比常规泵站低；
　　③对于需要备用机组的泵站，只需备用潜水电泵机组，无需增加备用机组的位置，从而可以减少泵房长度；
　　④潜水轴流泵站不需要供水泵、排水泵、真空泵、风机等辅助设备，泵房面积小，水工结构简单。
　　2）设备投资。由于潜水电泵的密封、绝缘、冷却等要求高，机组内的各种监控设备也较多，－故潜水轴流泵本身的造价通常均高于常规机组。但因为潜水轴流泵可以省去很多辅助设备，潜水轴流泵站的设备投资仍然低于常规泵站。
　　(4)可靠性高、使用寿命长
　　潜水轴流泵和常规的泵站设备相比，潜水轴流泵的辅助设备少，不仅可以简化操作程序，有利于自动化，而且可以大大减少故障出现的机率，从而使设备的可靠性显著提高。同时，因为近代的密封、绝缘、冷却等技术发展很快，使得潜水电泵不容易发生故障。即使出现密封泄漏、温升过高、绝缘下降等现象，各种传感器会及时把信号传出，并进行控制和保护，因此，潜水电泵具有较高的可靠性。
　　(5) 噪声低，泵站内无高温，改善操作环境，可按要求建成全地下泵站，保持地面的环境风貌。
　　另外，由于潜水轴流泵的安装拆卸很方便，在非运行季节可以将其吊起，大大改善了机组的管理条件，从而可以延长长泵机组的使用寿命。
　　目前我国不仅生产和安装了大口径900mm以下的轴流泵和混流泵，也可以生产口径1.4m和1.6m的大型潜水电泵，为潜水电泵站的技术推广打下了良好基础。潜水电泵不怕水淹，又具有快速拆除和安装等机动性好的优点，能够应付水位猛涨、泵房淹没等各种突发事件，大型潜水电泵的问世，使泵站结构型式、安装方式、运行环境等发生了革命性的变化。与常规泵站相比，潜水电泵站在低洼易涝地区的优势更加明显。
　　2典型案例
　　本文以东莞某排涝泵站为例，介绍大型潜水轴流泵的应用。该泵站集水池内布置4台1400QZ-70型潜水轴流泵，单泵流量为5m3/s，扬程5.4m，总装机容量1800kw。每组单独吸水，单独出水，互无干扰。由于水泵尺寸和重量较大，故采用钢筋混凝土井筒安装方式，并采用簸箕形进水流道。水泵主要重量在隔墩上部的梁上，对上部荷载影响小。
　　泵站流程为：雨水箱涵涝水→进水廊道→拦污格栅→集水池→水泵→穿越河流大堤出水箱涵→拍门→河涌
　　泵站拟建场地为呈梯形，最宽53m，最窄37m，长52m，总占地面积2388.8m2。泵站设计室外地坪标高6.4米，泵站内设有泵房、变配电室、办公室、值班室、大门及围墙。泵坑位置居中，南侧设一条自排渠道，进水口接至雨水箱涵，出水箱涵垂直河涌大堤穿出堤外排放。
　　
　　
　　图1泵站平面布置图
　　
　　
　　图2泵站流程图
　　泵房为潜水轴流泵湿式安装泵房，钢筋混凝土结构，平面平行排列布置进水廊道4条，每条廊道净宽3.0m；自排通道1条，宽4.0m，总宽度20.5m，长20米，深7.2～9.2米。廊道的长度、宽度及深度参照相关对于大流量的潜水轴流泵水力模型确定，充分考虑整流的要求，确保水流平稳、低速和良好的进水流态。廊道内依次设置平板钢闸门、潜水轴流泵各1套。机旁设电气就地控制箱，箱上有功能选址开关。每台水泵可在机旁操作或监控中心自动控制。
　　该泵站为滞洪排涝工程，是城市主要基础设施之一，中断供电，将对经济和生活秩序造成较大负面影响，因此根据《供配电系统设计规范》GB50052-2009对负荷分级的规定，本工程为二级负荷。采用10kV双电源供电，当主供电源中断时，另一路备用电源应能满足全部负荷供电要求。
　　为实现电力系统对功率因数的要求并减少无功电耗，设计采用高压电机就地补偿方式，低压设计采用母线集中补偿方式，补偿后功率因数达到0.9以上。
　　自控设计实现高压电动机一步化操作，当按下启动开关，系统自动检测连锁情况，满足启动条件即可发出动作指令，启动主电机。
　　3结束语
　　总之，该泵站设计大胆采用国内新技术，选用大型潜水轴流泵应用于城市雨水排涝，简化了泵站土建及建筑结构，节省了工程投资，为在城市防洪泵站中推广使用大型潜水轴流泵及泵站的大型化、潜水化提供了范例。该泵站自投入运行以来，运行状况良好，片区往年积水严重的田横路、沙溪广场低洼处未出现积水，丝毫未影响市民生活、工作。
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