廣東省中山市大中型排澇泵站工程建設技術創新及特點

【摘要】中山市在大中型排澇泵站工程建設技術創新方面做了大量工作，解決大中型排澇泵站工程建設的一系列技術難題。在全裸式全調節大型立式軸流泵、帶行星齒輪潛水電泵及濕定子潛水貫流泵方面進行了一系列技術創新，所建成的大型排澇泵站工程具有：降低工程投資；提高泵站效率；改善運行條件；維修管理方便；降低工程施工難度；縮短施工工期等特點。

【關鍵詞】大中型排澇泵站 排澇泵站技術創新

引言

中山市在近20年的大中型排澇泵站工程建設中，積累了豐富的工程建設經驗，在技術創新方面取得了顯著成效，所建成的大中型排澇泵站的技術創新及特點具有廣泛的推廣價值，值得類似工程借鑒。

1、中山市東河水利樞紐工程

1.1 工程概況

廣東省中山市東河水利樞紐工程為中山市建國以來最大的單項水利工程，屬大（二）型工程，工程由水閘、船閘、泵站三部分組成。水閘總凈寬150m，設計過閘流量1020m3/s；船閘為內河Ⅳ級船閘，凈寬16m；泵站設計排澇流量273m3/s，泵站選用6臺3200ZLQ42-2.4立式全調節軸流泵，單機功率1800kW，總裝機功率10800kW。工程具備防洪、排澇、灌溉、航運和環保等功能。工程于1998年5月開工，2000年4月主體工程完工。樞紐工程概算總投資為20010.40萬元，工程實際結算總投資約為18000萬元。樞紐工程在建設過程中采用了大量新技術并嚴格實行了建設管理“三項制度”，使工程在較短時間內高質、高效地完成，取得了較大經濟效益和社會效益。

1.2 技術特征、主要技術指標及創新點

（1）工程施工采用了深厚淤泥層（>20米）上大型懸浮式鋼板樁圍堰（70×25×18米），工程建設采用分段截流，成功實現了施工不斷流、不斷航，做到了投資省、占地少、不影響周邊環境。

（2）水泵型號為3200ZLQ42-2.4立式全調節軸流泵，水泵結構采用全裸式全調節大型軸流泵（葉輪直徑為3.24米），節約土建工程、做到經濟性、觀賞性、高效性、適用性相結合。此結構方式與井筒式結構相比，節約投資約100萬元。

圖1 東河水利樞紐工程泵站縱剖面圖

（3）泵站采用簸箕形高效進水流道（流道效率大于0.90，達到0.92），大大減小了泵站開挖深度（H/D=1.33<1.40，降低基坑開挖深度約1米），降低施工難度，節省了工程投資約100萬元。

（4）水泵采用先進的低揚程、大流量軸流泵水力模型350ZMB-3.4，比轉速ns為1400，模型泵流量>400l/s，達到440l/s，實現了泵站低揚程區的高效率，模型泵效率>0.80，實泵經測試最高效率>0.65，并達到大流量。原設計流量為240m3/s，經水泵水力模型優化后，流量達到273m3/s），增加流量33 m3/s，相當增加一個中型泵站，其效益約為2000萬元（中山市泵站建設1m3/s投資約為60～70萬元）。

（5）泵站電機采用10kV等級，節約站用變、配電系統，提高了泵站效率2～4%，減少了變、配設備及土建投資約800萬元。

1.3 與國內外同類典型產品技術性能的比較

（1）采用了深厚淤泥層基礎上（>20米）大型懸浮式鋼板樁圍堰（70×25×18米）堰技術，此技術在廣東省水利行業大型水利工程中首次使用。隨后，鋼板樁圍堰技術推廣迅速，先后在揭陽市水利工程、中山火炬開發區洋關泵站[大（2）型工程]及中山市南頭鎮北帝水閘建設中使用，并獲得了成功。

（2）采用了全裸式全調節大型軸流泵（葉輪直徑3.24米）結構形式，泵站泵室結構簡潔，泵體外露，易于維修管理，做到經濟性、觀賞性、高效性、適用性相結合。本結構形式在國內大型軸流泵中屬首創。隨后，全裸式全調節大型軸流泵技術推廣迅速，先后在中山火炬開發區洋關泵站[大（2）型工程]、廣東省清新縣茅舍嶺泵站工程-茅舍嶺排澇站[大（2）型工程]、揭東縣磐嶺泵站重建工程[大（2）型工程]及高要市宋隆泵站更新改造工程[大（2）型工程]建設中使用，并獲得了成功。

（3）泵站采用簸箕形高效進水流道（流道效率大于0.90，達到0.92），減小了泵站開挖深度（H/D=1.33<1.40，減小開挖深度約1米），降低施工難度，節省了工程投資，經方案比較測算，節省工程費用約100萬元。此進水流道屬荷蘭首創，國內僅江蘇劉老澗泵站（大型工程，設計流量為240 m3/s）曾采用過，本工程采作此形式進水流道前，經過數學模型和水工模型試驗，效果較為理想，泵站建成運行，經泵站測試，效果顯著。隨后，簸箕形進水流道技術迅速推廣，先后在中山火炬開發區洋關泵站[大（2）型工程]、廣東省清新縣茅舍嶺泵站工程-茅舍嶺排澇站[大（2）型工程]及揭東縣磐嶺泵站重建工程[大（2）型工程]建設中使用，并獲得了成功。

（4）采用低揚程、大流量軸流泵水力模型350ZMB-3.4，比轉速ns為1400，模型泵流量>400l/s，達到440l/s，實現了泵站低揚程區的高效率，模型泵效率>0.80，實泵經測試最高效率>=0.65。泵站原設計流量為240 m3/s，經水泵水力模型優化后，通過增加電機功率等手段，泵站流量達到273m3/s，增加流量33 m3/s。此軸流泵水力模型在東河水利樞紐工程首先使用，其后應用在上海太浦河大型泵站（設計總流量300m3/s）中，也獲得成功。

（5）采用10kV高壓直配電機，節約站用變、配電系統，實現了高效率、低投入，提高了泵站效率2～4%，減少了變配設備及土建投資約800萬元。10kV電機技術是我國上個世紀90年代開發的新技術，經應用和改進，目前已成為較為成熟的技術，具有推廣價值。隨后，10kV高壓直配電機技術推廣迅速，先后在中山火炬開發區洋關泵站[大（2）型工程]、廣東省清新縣茅舍嶺泵站工程-茅舍嶺排澇站[大（2）型工程]、揭東縣磐嶺泵站重建工程[大（2）型工程]及高要市宋隆泵站更新改造工程[大（2）型工程] 建設中使用，并獲得了成功。

1.4 對社會經濟發展和科技進步的意義

中山市東河水利樞紐主體工程運用了多項新技術，做到了投資省，效益高。根據國內、省內同等規模工程比較，省、市專家估算工程總投資約為35000萬元，實際概算總投資為200010萬元，結算總投資約為18000萬元。

工程自2000年完工以來，經過16年的運行，運行穩定。工程建成投入運行后，在排澇、防洪（潮）及航運方面發揮了巨大的效益，東河水利樞紐與中順大圍其它工程聯合調度使用，在圍內水環境改善等方面亦表現良好，得到中山市委、市政府及中山市人民的認可。

中山市東河水利樞紐工程多項新技術的成功運用，充實了科學技術在實踐中的檢驗，提高了工程建設的技術含量，對科技進步有著重要的現實意義。

2、中山市白石涌外排泵站

2.1 工程概況

中山市白石涌外排泵站工程位于中山市石岐區白石涌與石岐河會合處，是一座以排澇為主的大型排澇工程，主要建設內容為新建外排泵站、水閘及交通橋。新建白石涌外排泵站的主要任務為電排白石涌集水面積的澇水。

經水文計算，泵站的設計流量為135m3/s，泵站選用6臺2600QG-24.5-2.00帶行星齒輪潛水貫流泵，單機功率1000kW，總裝機功率6000kW。設計揚程為2.00m，最高揚程為3.10m。根據《泵站設計規范》，泵站工程規模為大（2）型。

2.2 技術特征、主要技術指標及創新點

水泵采用帶行星齒輪減速大型潛水貫流泵，水泵型號為2600QG-24.5-2.00帶行星齒輪潛水貫流泵，水泵為機泵一體化產品，采用高速異步電機，行星齒輪減速，采用承插式濕式安裝，水泵與流道預埋件之間預留100mm間隙，泵坑采用雙面池壁，雙面池壁均設置水泵導向軌道，水泵安裝檢修時候可采用汽車吊直接將水泵沿導向軌道吊出泵坑。水泵支承采用滾輪 ，滾輪支承在預埋軌道上，水泵運行時在水推力的作用下，可沿順水流方向向進水流道方向移動，使水泵進水喇叭口與進水流道預埋件直接擠緊。

2.3 與國內外同類典型產品技術性能的比較

（1）中山市白石涌外排泵站單泵流量及葉輪直徑為亞洲最大的帶行星齒輪減速潛水貫流泵。

（2）帶行星齒輪減速潛水貫流泵除了具有與帶行星齒輪減速潛水軸流泵優點外，由于水泵采用臥式安裝方式，減小泵房底板開挖深度，在廣東省沿海的淤泥地基可大大降低泵房基坑施工開挖難度。

（3）自帶行星齒輪潛水貫流泵在中山市白石涌外排泵站成功運用后，帶行星齒輪潛水貫流泵技術推廣迅速，先后在中山市小欖鎮永寧泵站、水閘工程[中型工程]、中山市小欖鎮埒西一泵站、水閘工程[中型工程]、中山市崩山涌外排泵站[中型工程] 及中山市發瘋涌外排泵站[中型工程]工程建設中使用，并獲得了成功。

2.4 對社會經濟發展和科技進步的意義

中山市白石涌外排泵站采用帶行星齒輪減速大型潛水貫流泵新技術，做到了投資省，效益高。概算總投資約為8400萬元。

工程自2013年完工試運行以來，經過3年的運行，運行穩定。工程建成投入運行后，在排澇及防洪方面發揮了巨大的效益，得到中山市委、市政府及中山市人民的認可。

中山市白石涌外排泵站帶行星齒輪減速大型潛水貫流泵新技術的成功運用，提高了工程建設的技術含量，節約了工程投資，對科技進步有著重要的現實意義。

3、中山市石特涌水閘泵站新建工程

3.1 工程概況

中山市石特涌水閘、泵站新建工程位于中山市西區石特涌口，為內河排澇泵站，是集排澇、防洪及改善水環境等多功能為一體的中型水利工程。工程主要任務為新建泵站一座及水閘一座。

為充分解決排澇和水環境問題，石特涌泵站必須具備雙向抽水功能。經水文計算，泵站的設計流量為12.78m3/s（排澇設計流量，引水流量與其相同），排澇和引水工況設計揚程為1.70m，最高揚程為2.20m。根據《泵站設計規范》，泵站工程規模為中型。

3.2 技術特征、主要技術指標及創新點

水泵采用濕定子潛水貫流泵，水泵型號為1000GQWZ-135濕定子潛水貫流泵，由于水泵要求雙向抽水，因此水泵采用雙向自耦式安裝，泵坑采用雙面池壁，雙面池壁均設置耦合掛鉤，水泵與水泵流道預埋件之間預留間隙，反向引水時，利用在泵房設置的10t移動式電動葫蘆將水泵機組起吊調頭，反向安裝，實現雙向抽水功能。檢修機組時將水泵直接吊出泵坑，在主廠房內進行檢修。

3.3 與國內外同類典型產品技術性能的比較

（1）濕定子潛水貫流泵裝置保持了潛水電泵投資省、結構緊湊、安裝方便、噪聲低、散熱好等優點。由于水流直進直出，因而濕定子潛水貫流泵具有水力性能好，流道順暢，裝置效率高等特點。

（2）水泵采用雙向自耦式安裝，利用在泵房設置的起吊設備將水泵機組起吊調頭，反向安裝，實現雙向抽水功能。

（3）濕定子潛水貫流泵又稱電機泵，是將水泵葉輪安裝在電機的轉子內腔，與轉子形成一個整體，轉子相當于水泵的葉輪外殼，使電機的無效部分變成工作部分，水泵工作時水流從轉子內腔流過。因此濕定子潛水貫流泵的機組長度較同等葉輪直徑的潛水貫流泵縮小約一半以上，使得機組重量大大降低，同時使得泵房順水流方向寬度減小，節約工程投資。

3.4 對社會經濟發展和科技進步的意義

中山市石特涌水閘、泵站新建工程采用濕定子潛水貫流泵雙向自耦式安裝新技術，做到了投資省，效益高。初設批復概算總投資為1039.64萬元。

工程自2012年竣工運行以來，經過4年的運行，運行穩定。工程建成投入運行后，在防洪、排澇及改善水環境方面發揮了巨大的效益，得到區委、區政府及河道兩岸居民的認可。

中山市石特涌水閘、泵站新建工程濕定子潛水貫流泵雙向自耦式安裝新技術的成功運用，提高了工程建設的技術含量，節約了工程投資，對科技進步有著重要的現實意義。

4、結論

目前，我國現有大型排澇及灌排結合的泵站327處，2349座，裝機14196臺，裝機功率291.89萬kW，同時隨著經濟社會發展和城鎮化建設的推進，城鎮防洪排澇顯得越來越重要，各地將建設一大批排澇泵站，在工程建設中通過對大中型排澇泵站的技術創新，對降低工程投資；提高泵站效率；改善運行條件；維修管理方便；降低工程施工難度；縮短施工工期等特點將更一步顯現。推廣應用前景廣泛。

參考文獻：

[1]《潛水泵技術規范》（SL584-2012）中國水利水電出版社

[2]《貫流式泵站》.徐輝.中國水利水電出版社

[3]《全潛水貫流泵的開發與應用》.古智生.水利水電技術.2010.12

[4]《濕定子潛水貫流泵》樣本，天津甘泉集團有限公司

[5]《帶行星齒輪潛水電泵》樣本，合肥三益江海泵業有限公司

[6]《中山市東河水利樞紐工程設計資料》、《中山市白石涌外排泵站設計資料》、《中山市石特涌水閘泵站新建工程設計資料》，中山市水利水電勘測設計咨詢有限公.