錢光勇

（海安縣水利局雅周水利服務(wù)站，江蘇 南通 226641）

1 概況

雅周鎮(zhèn)屬于高沙土地區(qū)，農(nóng)田灌溉泵站所用水泵為HW、HBC 型混流泵，大多建于20 世紀(jì)60、70年代，由于受當(dāng)時(shí)條件所限，泵房年久失修，機(jī)電設(shè)備嚴(yán)重老化，存在安全隱患。特別是水泵運(yùn)轉(zhuǎn)部件因過度磨損間隙過大，運(yùn)行效率降低，這些泵站每年的維修工作量大，多數(shù)泵站維修費(fèi)用在1000 元左右。

2 存在問題

2.1 泵站底板及水泵安裝高程過高

受當(dāng)時(shí)技術(shù)設(shè)備限制，傳統(tǒng)的混流泵站大多建筑在河坡常水位2.0～2.5 m 以上，水泵的安裝高程離水面也相應(yīng)提高，出水揚(yáng)程減小，但水泵吸程卻有所增加。

2.2 出水管路安裝缺乏靈活性

水泵安裝若采用傳統(tǒng)的臥式安裝法，即在水泵出水口上方加兩節(jié)45°彎頭，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際調(diào)節(jié)角度連接出水管，會增加出水管路的局部水頭損失，阻力系數(shù)較大。

2.3 進(jìn)水管安裝不當(dāng)造成漩渦

進(jìn)水管道一直采用順坡或者垂直落井式外加底閥安裝方式，沿程管路長且管內(nèi)存有大量空氣。一旦外河水位降低到底閥淹沒深度，且小于一定值時(shí)，水泵運(yùn)行過程中很容易在底閥的旁側(cè)或者上部產(chǎn)生高速漩渦，吸進(jìn)大量空氣。水和氣體在泵殼內(nèi)隨著葉輪高速旋轉(zhuǎn)相互撞擊摩擦，會產(chǎn)生瞬間爆裂的高壓氣泡，發(fā)生汽蝕。長期如此運(yùn)行就會使得涉水部件表面變成粗糙的麻面，嚴(yán)重時(shí)葉輪葉片會形成穿孔，導(dǎo)致因徑向不平衡引起泵體震動，并磨損泵殼內(nèi)壁和泵軸承。同時(shí)電動機(jī)負(fù)載增大，部分功率消耗在吸水做功上。

2.4 水泵真空時(shí)間長

啟動水泵后需要進(jìn)行人工灌水，讓泵殼內(nèi)產(chǎn)生真空。一旦底閥皮門出現(xiàn)故障漏水，則需大量灌水。若葉輪與進(jìn)水口環(huán)間隙過大，排空需要更長時(shí)間，少則10～15 min，多則20 min以上才能出水，并會發(fā)出沉悶的巨響。

2.5 兩輪不同面產(chǎn)生傳動損耗

有些水泵在最初安裝或者維修時(shí)，未注意使電動機(jī)皮帶輪與水泵輪在同一平面，三角帶偏于一側(cè)，不能正確登槽完全吻合，就會產(chǎn)生各自不同的拉力。皮帶與輪邊相互摩擦，產(chǎn)生高溫磨損。長期使用后會出現(xiàn)三角帶跳動打滑現(xiàn)象，不能達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，并會生成黑色粉末。加之長期得不到保養(yǎng)，每年要更換傳動三角帶一次，極個(gè)別泵站水泵每年甚至要更換三角帶兩次以上。

2.6 啟動控制設(shè)備存在安全隱患

啟動方式補(bǔ)償器降壓用于泵站動力設(shè)備控制。由于補(bǔ)償器內(nèi)部三組動靜觸片和三個(gè)降壓變壓器需全部浸泡在一定深度的絕緣油內(nèi)，以起到滅弧和散熱作用。而絕緣油具有腐蝕性，長期使用很容易腐蝕內(nèi)部線路的橡膠絕緣層；絕緣油面下降會使觸片和變壓器暴露空氣中，必須及時(shí)補(bǔ)油，否則啟動運(yùn)行時(shí)，起不到滅弧和散熱效果，會造成內(nèi)部三相電弧相互短路引起爆炸，發(fā)生安全事故。補(bǔ)償器操作手柄彈性很大，停止時(shí)若不注意手柄復(fù)位，可能導(dǎo)致砸手現(xiàn)象。

受上述諸多因素影響，水泵出水量小，運(yùn)行效率低，浪費(fèi)了大量的人力物力，消耗了大量電能，造成了不必要的機(jī)械磨損，甚至燒壞電動機(jī)等，因此，需對泵站進(jìn)行技術(shù)改造。

3 技術(shù)改造措施

分析傳統(tǒng)泵站安裝方式的諸多弊端，并結(jié)合各方面自然條件大膽嘗試改進(jìn)。

3.1 降低水泵安裝高程

采用群樁基礎(chǔ)，將泵站底板選擇安裝在常水位以下，即高程為1.6 m（廢黃河高程系）左右，盡量降低進(jìn)水吸程，以減少進(jìn)水管內(nèi)的空氣，縮短排空時(shí)間。

3.2 設(shè)置進(jìn)水角度，形成自然存水

將進(jìn)水管順坡式、落井式改為向上微翹12°～15°左右，以水泵軸為圓心，使進(jìn)出水管之間形成130°～145°角，分別固定在前后墻體上，即形成自然存水角度。安裝結(jié)束后第一次灌足水，使得蝸殼內(nèi)長期存有一定量的水，在水泵開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪高速旋轉(zhuǎn)對水產(chǎn)生離心力和推力作用使水泵自行產(chǎn)生真空，從而可取消底閥，消除進(jìn)水阻力，也無需再次灌水幫助形成真空。

3.3 改變進(jìn)水管角度，縮短長度

在第一節(jié)進(jìn)水管（后墻體外側(cè)）后面安裝一只90°的彎頭，連接兩節(jié)1 m 的鑄鐵管，相對垂直于水面，保證進(jìn)水管1.5 m 以上的足夠淹沒深度，以避免發(fā)生漩渦。在當(dāng)?shù)刈畹退粫r(shí)水泵也可以保持正常運(yùn)行，無需再接長管道。

3.4 改變水泵體傳統(tǒng)安裝方法

改傳統(tǒng)的水泵臥式安裝法為傾斜安裝法，即將水泵出水口人為傾斜，出水管直接連接水泵出水口，出水管則變成順坡安裝，省去了兩只45°彎頭，以消除出水管路的局部水頭損失，使阻力系數(shù)減小到最低。

3.5 改進(jìn)出水方式

在水泵出水口安裝3～4 m 鑄鐵管，連接到與泵房前墻連成一體的出水池底板上，改傳統(tǒng)的“高炮射流”出水為“暗流”出水方式，使出水高程相應(yīng)降低，水量增加。

3.6 解決漏氣現(xiàn)象，提高水泵真空度

水泵軸與軸套之間一般是過渡配合，局部存在間隙漏氣現(xiàn)象。經(jīng)長期細(xì)心觀察、試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)軸頸與軸套側(cè)面之間，由于加工時(shí)表面光潔度達(dá)不到自然密封要求，存在機(jī)械切削后留下的不均勻的細(xì)微刀痕，從而引起漏氣，降低出水量，使水泵運(yùn)行效率下降。改進(jìn)選用質(zhì)地柔軟、韌性好，且常用于自來水等壓力管道密封的生料帶制作成O 型圈，緊緊套在軸頸與軸套之間，然后安裝葉輪并旋緊軸帽，使O 型圈填充結(jié)合表面凹凸，從而可解決漏氣問題，使水泵運(yùn)行處于最優(yōu)工況狀態(tài)，縮短水泵灌溉運(yùn)行時(shí)間1～5 h。

3.7 安裝質(zhì)量控制

安裝電動機(jī)和水泵時(shí)，用方框儀、水平尺或鉛錘校準(zhǔn)電機(jī)輪和水泵輪的平行度，并調(diào)節(jié)至規(guī)定范圍內(nèi)，做到兩輪相互平行、帶輪垂直。

3.8 降低傳動損耗

根據(jù)水泵輪槽型號合理選配電機(jī)輪和傳動三角帶，并調(diào)節(jié)做到松緊有度，使傳動損耗降到最低，確保運(yùn)行轉(zhuǎn)速在高于銘牌規(guī)定數(shù)值的5%以內(nèi)。

3.9 配電設(shè)施保障機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行

將傳統(tǒng)的補(bǔ)償器內(nèi)變壓器降壓啟動改為配電柜裝星三角降壓啟動方式，并加配缺相和過載保護(hù)。將時(shí)間繼電器、中間繼電器和交流繼電器進(jìn)行組合，改手動降壓啟動為自動星型降壓啟動方式，以自動轉(zhuǎn)換成三角運(yùn)轉(zhuǎn)，可使電機(jī)運(yùn)行效率有所提高。本設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作極為安全穩(wěn)定，且故障率降低。

4 產(chǎn)生的效益

目前，雅周鎮(zhèn)現(xiàn)有運(yùn)行的灌溉泵站有186 座，其中，經(jīng)過改建（改造）的泵站有135 座。改進(jìn)后的水泵效率比傳統(tǒng)安裝的水泵效率提高了20%以上，即達(dá)到銘牌標(biāo)注的88%以上。經(jīng)過測試，正常水位2.2 m 以上時(shí)，出水時(shí)間一般為15～58 s；水位低于1.9 m 時(shí)，出水時(shí)間為45～127 s。每臺水泵可節(jié)約配件費(fèi)用達(dá)2000 元左右，但水泵的使用壽命卻提高10年以上。每年實(shí)際需要維修保養(yǎng)的材料費(fèi)用在幾十元至100 元左右，主要用于水泵保養(yǎng)、軸承注加黃油或機(jī)油、更換水泵填料等，大修水泵幾年才需要更換一次軸承或者葉輪、軸套。加之目前為硬質(zhì)混凝土渠道，水流速度快，無淤積沖刷現(xiàn)象，滲透量極小，渠系水利用系數(shù)得到提高。這樣每畝的耗電量降到24 kWh 以內(nèi)，老百姓每年負(fù)擔(dān)45 元/畝左右，而且農(nóng)民無需擔(dān)心因泵站經(jīng)常出故障使水稻不能及時(shí)得到灌溉的問題。因此，此項(xiàng)泵站技術(shù)改造措施可廣泛推廣。