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【摘要】介紹了南水北調東線一期工程在泵站主機組、輔助系統、關鍵部件等機電設備方面的技術發展，對通水運行以來遇到的典型問題進行分析，并初步提出了有關建議。

【關鍵詞】南水北調東線；泵站；機電設備

南水北調東線工程從長江引水至東平湖，共設13級梯級大型泵站，總揚程65m，其中江蘇新建泵站14座、改造4座，山東新建7座泵站，總裝機95臺套。作為大型跨流域調水工程，泵站機組等機電設備是核心，為適應長距離調水要求，各級泵站在設備的規劃、設計、施工、建管及運維管理方面取得了較大突破。

1新技術在泵站機電設備中應用現狀

1.1泵站機組結構形式實現多樣化。南水北調東線一期工程泵站屬低揚程泵裝置，以立式軸流泵為主，少量為臥式貫流泵以及立式混流泵。其中韓莊泵站、二級壩泵站、金湖站、淮安三站、泗洪站采用臥式貫流泵，邳州站采用豎井貫流泵，皂河二站為混流泵。泵站的機組型式多樣，可以更好地適應不同區域、不同揚程、不同功能的需要。1.2低揚程大流量水泵技術的應用。計算機技術、計算流體力學的發展，為流道的數模優化提供了可能。經10余年建設的泵站，無一例外對流道、泵裝置采用數值計算為主、模型試驗為輔的方法，對泵裝置進行三維湍流流動數值模擬和優化水力設計，并在此基礎上，進行物理模型試驗與驗證，極大地提高了優化的深度和可靠度。南水北調東線一期工程前期水泵模型、裝置模型開發和試驗研究，較大提升了我國在低揚程大流量水泵上的研發水平。經同臺測試獲得了一大批性能優秀的水力模型，為保證南水北調東線后期工程的設計打下了堅實基礎。一批高效率、空化性能優秀的水泵模型脫穎而出，同時在進出水流道形式設計上，水泵模型與流道匹配研究領域亦獲得長足進步。泵裝置效率提高4.5%，比21世紀初我國的平均水平約高7%，使我國大中型低揚程泵站的效率指標達到世界先進水平。通過全面深入研究，加上引進國外先進技術，有效提升了南水北調東線一期工程貫流泵機組的技術水平和設備質量。其中淮陰三站、韓莊站為荷蘭耐荷制造；藺家壩站、金湖站為日本日立制造；泗洪站、二級壩站為日本荏原制造；邳州站為完全由日立泵制造。燈泡貫流泵裝置的電機與泵聯成一體，直接布置在流道內，裝置結構緊湊。燈泡體體積小，進水、出水流道更為順直，水力性能好、裝置效率高。通過10余年的努力，貫流泵機組實現了大型化（最大葉輪直徑達到3.3m）、一體化，國內制造水平也得到明顯提升。從運行情況來看，機組的主要水力參數、電氣參數以及運行穩定性總體良好。但是，這些年建設的泵站畢竟還未經過長時間、滿負荷運行的檢驗，更未經受超負荷、超設計工況運行。新建貫流泵機組的可靠性、耐久性還需進一步考驗。1.3水泵運行工況調節方式實現多樣化。南水北調東線一期工程泵站使用的水泵工況調節方式有三種，即液壓調節、機械調節、變頻調節。目前韓莊泵站貫流泵采用了大功率永磁電動機和泵同軸直連，變頻調節的方式，在國內也是首創。軸流泵站水泵工況采用液壓調節、機械調節兩種形式。針對機械調節和液壓調節的缺點，國內廠家研發了內置式液壓調節器。該技術的關鍵：一是采用了微型液壓站技術，把外置式的液壓設備全部濃縮在一個“小盒子”里；二是調節器的本體改為與機組大軸同步旋轉。該裝置油壓系統為內置式，省掉了外供油系統，體積較小，結構緊湊、調節靈活可靠，造價低廉，便于自動化。1.4主機組關鍵部件和輔助裝置改進成果顯著。泵站主機組的安全運行往往依賴于輔助設備的正常、可靠運行。運行值班更多的是關注輔機的運行，尤其是供水系統的運行情況。過去冷卻水（電機）、潤滑水（水泵）一般由供水泵直接從下游進水池取水直接供給，為開路系統，而且水質較差，容易在電動機油槽冷卻器的水管中形成污垢及堵塞，從而影響了冷卻效果。且供水量不與冷卻效果掛鉤，供水能耗高。一些泵站對供水系統進行改造，取得了很好的效果。一種方法是將“開路”系統改造成“閉路”系統。最直接的方法是采用冷水機組，將電機冷卻器出來的“高溫水”經冷水機組冷卻，再進入冷卻器。南水北調東線一期工程泗陽二站、臺兒莊泵站、萬年閘泵站等，多座泵站經過改造采用了冷水機組技術。主機組冷卻效果好，電機軸瓦溫度可控，機組運行狀況得到進一步優化。軸流泵機組推力瓦以前使用多為巴氏合金瓦，彈性金屬塑料瓦的使用，機組運行工況得到了進一步改善，也減少了安裝維護工作量。1.5加工工藝技術有了較大提高。水泵葉輪、導葉體的線型達到了最大的可控性和實現度。葉輪模型的加工精度也有了大幅度提高。國內外首創的導葉片全數型面數控加工技術，可保證與模型全模似。葉輪外殼熱壓成型焊接新工藝國內泵行業獨創。在關健部位設置溫度傳感器，隨時采集溫度，對關健部位合金材質進行溫度補償，確保各種溫度環境下精確測量。測量技術的發展，使得加工質量的檢驗完全具有可信度。

2通水運行以來遇到的問題

2.1工程運行參數與規劃設計參數不一致。設計與實際運行工況的偏差，機組偏離最優效率區運行，致其經濟、穩定性和可靠性同時受到影響，周而復始，問題需要得到根本解決。2.2泵型、流道及輔助機械多樣性增加了維修難度。一期工程有立式軸流泵、立式混流泵、臥式貫流泵、豎井貫流泵，水泵及裝置呈多樣化局勢，滿足不同需求的同時，也會帶來運行、維護的難度增加。目前貫流泵機組雖然水力性能較好，但其結構形式是電機及水泵軸為一體，安裝檢修麻煩，更換密封及軸承的費用高，維修工作強度大。燈泡貫流泵檢修成本較高，工作量較大，持續周期較長。另外變頻調節的一次性投資、運行和維護成本都比較高。葉調機構、技術供水、出水啟閉機結構形式多樣也會帶來運行維修維護工作量增大、更換配件的不統一等問題。國外設備廠商在制造工藝、安裝方面的技術保密，會造成未來維修、大修、更換配件的供應瓶頸。隨著設備的不斷老化，面臨維修及配件更換，國外原生產廠家要價高且國內難以找到替代品。2.3關鍵零部件不能適應新的使用需求目前國內水泵行業在關鍵零部件的改進方面還不夠，設備在制造工藝、新技術、新材料、新工藝應用還相對滯后，使用材料的材質、工藝跟不上使用的需求，導致部件損壞較快，從而降低了設備壽命。

3建議措施

3.1力求關鍵技術取得新突破。在南水北調東線一期工程低揚程泵裝置水力設計關鍵技術研究的基礎上，針對南水北調等重要工程運行需要，開展軸流泵裝置模型同臺測試研究在水泵模型水力性能、泵裝置水力性能等關鍵技術方面取得新的突破。同時合理確定水泵口徑和轉速，確保水泵機組長期在高效區運行。3.2優化低揚程裝置型式。經過10余年的研究開發，立式軸流泵裝置和臥式貫流泵裝置得到工程界、學術界的普遍認可，在南水北調一期工程得到了成功應用。在此基礎上，對這兩種型式的低揚程泵裝置進行進一2020.10步的深入研究，以及在二期工程中得到更好的應用，實現國際領先水平的目標。盡可能采用前置豎井式貫流泵裝置，給流道施工、設備安裝、和維護帶來極大的方便值得進一步推廣，并向較高的揚程泵站發展。低揚程泵裝置型式進一步的優化設計，研究采用CFD數模分析計算與物模模型試驗相結合的方法。3.3統籌考慮選擇主機組機型。立式機組技術成熟、安裝方便，運行穩定可靠、機組投資少、可維修性高。貫流泵機組比起立式軸流泵機組來，要復雜的多，所有設備都在水面線以下，存在密封問題；泵軸水平安置，存在不均勻受力問題；燈泡體或豎井位于流道內，存在盡量縮小燈泡體或豎井尺寸，又要保證燈泡體或豎井有一定的空間問題。另外貫流泵的水泵導軸承結構與密封問題，直聯或齒輪箱傳動裝置的結構型式問題以及貫流泵的支撐型式、軸承的布置及密封的結構型式問題，以上問題需要統籌考慮。選用立式與臥式機組，不僅關系到機組水力性能，還關系到工程投資。另外需重點考慮機組的運輸、安裝、檢修的便利性問題，盡可能做到在現場進行各種形式的維修及解體大修，傾向于注重培養自有人員掌握各種維修的核心技術，減少因國外廠家的技術封鎖而帶來的維修困難及維修費用增加。3.4進一步改進水泵關鍵部件的使用性能。需要進一步提高推力軸承、水導軸承等基礎零部件的研發水平，倡導使用新型材料，改進密封及耐磨性能，延長部件使用時間。3.5優化工況調節等輔助機械結構形式。使用新型技術進行工況調節，淘汰老技術帶來的使用及維修不便。優化技術供水、出水啟閉機結構形式，減少因此帶來的維修難度及工作量增加。

參考文獻

[1]關醒凡.大中型低揚程泵選型手冊[M].北京：機械工業出版社，2019.

[2]黃海田.新世紀江蘇泵站工程技術的新進展[J].江蘇水利，2015（6）：9-14.

[3]黃海田，等.南水北調東線江蘇境內泵站工程規劃設計的優化[J].排灌機械，2005（5）：23-26.

[4]徐磊，等.豎井貫流泵裝置水力設計方案比較研究[J].水力發電學報，2011（5）：209-217.

作者:李磊 張艷艷 宋攀科 單位:南水北調東線山東干線有限責任公司