雅周鎮(zhèn)農(nóng)田灌溉泵站技術(shù)改造綜述

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)時條件所限，泵房年久失修，機電設(shè)備嚴(yán)重老化，存在安全隱患。特別是水泵運轉(zhuǎn)部件因過度磨損間隙過大，運行效率降低，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 進水管安裝不當(dāng)造成漩渦

進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，水泵運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。長期如此運行就會使得涉水部件表面變成粗糙的麻面，嚴(yán)重時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。同時電動機負載增大，部分功率消耗在吸水做功上。

2.4 水泵真空時間長

啟動水泵后需要進行人工灌水，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。若葉輪與進水口環(huán)間隙過大，排空需要更長時間，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，未注意使電動機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

啟動方式補償器降壓用于泵站動力設(shè)備控制。由于補償器內(nèi)部三組動靜觸片和三個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，必須及時補油，否則啟動運行時，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。補償器操作手柄彈性很大，停止時若不注意手柄復(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，運行效率低，浪費了大量的人力物力，消耗了大量電能，造成了不必要的機械磨損，甚至燒壞電動機等，因此，需對泵站進行技術(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。

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，盡量降低進水吸程，以減少進水管內(nèi)的空氣，縮短排空時間。

3.2 設(shè)置進水角度，形成自然存水

將進水管順坡式、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，在水泵開機運轉(zhuǎn)時，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，消除進水阻力，也無需再次灌水幫助形成真空。

3.3 改變進水管角度，縮短長度

在第一節(jié)進水管（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水泵也可以保持正常運行，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)長期細心觀察、試驗，發(fā)現(xiàn)軸頸與軸套側(cè)面之間，由于加工時表面光潔度達不到自然密封要求，存在機械切削后留下的不均勻的細微刀痕，從而引起漏氣，降低出水量，使水泵運行效率下降。改進選用質(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，使水泵運行處于最優(yōu)工況狀態(tài)，縮短水泵灌溉運行時間1～5 h。

3.7 安裝質(zhì)量控制

安裝電動機和水泵時，用方框儀、水平尺或鉛錘校準(zhǔn)電機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)施保障機械設(shè)備正常運行

將傳統(tǒng)的補償器內(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。將時間繼電器、中間繼電器和交流繼電器進行組合，改手動降壓啟動為自動星型降壓啟動方式，以自動轉(zhuǎn)換成三角運轉(zhuǎn)，可使電機運行效率有所提高。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，出水時間一般為15～58 s；水位低于1.9 m 時，出水時間為45～127 s。每臺水泵可節(jié)約配件費用達2000 元左右，但水泵的使用壽命卻提高10年以上。每年實際需要維修保養(yǎng)的材料費用在幾十元至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得到灌溉的問題。因此，此項泵站技術(shù)改造措施可廣泛推廣。