濕室型臥式混流泵站的設(shè)計

董小卓 范克 刁軍偉

（南京市水利規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司 江蘇南京 210006 )

1 臥式混流泵設(shè)計簡述

混流泵的外型、葉輪形狀、性能介于離心泵、軸流泵之間。混流泵的特點是流量比離心泵大，但較軸流泵小；揚程比離心泵低，但較軸流泵高。臥式混流泵兼有離心泵和軸流泵兩方面的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，使用維修方便。

不同工作原理的水泵運行時，液體在葉輪中的流動方向不同。在離心泵內(nèi)液體是徑向流出葉輪，在軸流泵內(nèi)液體近于軸向流出葉輪，而在混流泵內(nèi)液體是斜向流出葉輪。設(shè)計可利用斜向出流的特點解決進出水方向垂直的問題，減少彎頭和水頭損失。

從工程投資及施工方便來說，臥式混流泵宜采用分基型泵房，進水側(cè)岸坡可為斜坡式、擋土墻式和混合式。但由于場地限制、變壓器容量等條件影響，混流泵站亦可采用濕室型泵房。

2 兌南新站基本情況

兌南新站位于棲霞區(qū)八卦洲街道，其功能是排澇。原泵站采用濕室型泵房，裝有 6臺500HW-6臥式混流泵機組，裝機總功率為330kW，采用皮帶傳送，變壓器容量 400KVA。本次泵站設(shè)計流量為 3.0m3/s，規(guī)模為小(1)型，工程等別為Ⅳ等。泵站安裝三臺套 650HW-7臥式混流泵機組，裝機總功率為270kW。每臺泵的設(shè)計流量 1.0m3/s，設(shè)計凈揚程 4.70m，總揚程6.0m，配用 3臺 Y280M-4電機，混流泵和電機之間采用減速器連接，變壓器保留利用，目前泵站運行良好。

3 工程設(shè)計

兌南新站原址拆建，泵站為濕室型隔墩式泵站（3孔)，站身為鋼筋混凝土整體筏式結(jié)構(gòu)，配電間兼做檢修間，位于泵房的左側(cè)。

3.1 泵室平面尺寸的確定

泵房順水流方向布置，總寬8.5m，總長15m。泵房包括泵室、配電間（檢修間)，主機組布置采用單列布置，相鄰機組間距為3.0m，見圖1。

圖1 泵站平面布置圖

3.2 進水池布置

進水池采用開敞式多邊形，進水流態(tài)好，進水池的尺寸結(jié)構(gòu)主要由機組安裝、維修決定，同時考慮水力條件的優(yōu)化。本次設(shè)計進水池的凈寬為2.5m，進水池長度為7.9m，見圖2。

4 設(shè)計小結(jié)

4.1 泵型的選擇

圖2 泵站進水池布置圖

一般濕室型隔墩式泵站采用軸流泵比較經(jīng)濟而且方便運行管理，可以直接啟動，省去抽真空時間，臥式混流泵多用于分基型泵房中，可以減少土建投資。考慮原變壓器容量為400KVA，軸流泵功率較大，以及場地限制，采用濕室型混流泵站。泵型為26寸（650HW)臥式混流泵標準件是右出水（見圖1)，左出水的價格一般比右出水的價格貴1萬元左右，考慮到本次泵站的檢修間在泵房的左側(cè)，本次采用左出水，減少土建及地基處理的投資。

4.2 泵站傳動裝置選擇

泵站的傳動方式：直接傳動、間接傳動

（1)直接傳動

采用相應(yīng)轉(zhuǎn)速檔次的電動機配套水泵，即聯(lián)軸器直接傳動。聯(lián)軸器俗稱靠背輪，有兩個圓盤，分別用鍵固定在動力機和水泵的軸端上。

（2)間接傳動

在水泵和動力機轉(zhuǎn)速不等或轉(zhuǎn)向不同，或軸線不在一直線上時。

一般有皮帶傳動，齒輪傳動、減速器。

本次選用轉(zhuǎn)速為1450轉(zhuǎn)/分的4極電機，通過減速器使轉(zhuǎn)速降為450轉(zhuǎn)/分，同直聯(lián)12極電機的轉(zhuǎn)速一致，電機極數(shù)由12極降為4極，總價格較采用聯(lián)軸器減少1.5萬元。

4極電機與12極電機價格相差較大，如果運行損壞，維修更換方便。同時聯(lián)軸器的傳動效率為 99%左右，減速器的傳動效率一般為 96%左右，對泵站的裝置效率影響較小。

4.3 后壁距

后壁距是水泵或進水管中心至進水池后壁距的距離。本次設(shè)計考慮到節(jié)省投資、方便施工，后墻兼做導(dǎo)流墻，后墻與隔墩之間設(shè)貼角。

4.4 泵室布置緊湊

進水池的凈寬2.5m，機組中心的距離為3.0m。一般設(shè)計在墩墻上設(shè)置結(jié)構(gòu)柱，考慮到混流泵的特點，如果在墩墻上設(shè)置，機組中心的距離為 4.0m，增加土建和樁基投資。本次設(shè)計在墩墻上設(shè)置受力梁，受力梁中心布置結(jié)構(gòu)柱，解決了出水管和結(jié)構(gòu)柱的矛盾。

圖3 泵站縱剖面圖

4.5 樁基布置

本次設(shè)計采用灌注樁，一般設(shè)計采用矩形布置，樁布置在墩墻下，考慮到檢修間距離較大，矩形布置間距不均勻，為滿足要求將樁布置成梅花形，并考慮到機組側(cè)受力較大，樁采用不均勻布置，從而節(jié)省了地基處理的投資。

5 結(jié)論

（1)合理利用混流泵的出口方向

泵型為26寸（650HW)臥式混流泵標準件是右出水。可以根據(jù)現(xiàn)場條件合理選擇出口，通過土建投資和非標準件設(shè)備投資做比較。

（2合理選用泵站的傳動裝置，在兼顧裝置效率的情況下，降低工程投資，方便更換維修。

（3)采用墩墻上設(shè)置受力梁，受力梁中心布置結(jié)構(gòu)柱，后墻兼做導(dǎo)流墻，結(jié)構(gòu)布置緊湊。

（4)地基處理結(jié)合上部結(jié)構(gòu)荷載采用非對稱梅花型布置，受力合理、減少樁數(shù)量，縮短施工工期。

（5)檢修間下設(shè)置進水孔，利用空箱水重有效解決抗滑穩(wěn)定及施工中空箱拆模板困難問題。

1.儲訓(xùn) 劉復(fù)新，中小型泵站設(shè)計與改造[M] .南京∶河海大學(xué)出版社,2001.

2.劉超 徐輝，水泵及水泵站[M] .南京∶中國水利水電出版社,2009.

3.丘傳忻，取水輸水建筑物叢書—《泵站》[M].北京∶ 中國水利水電出版社,2002.