廣東省中山市大中型排澇泵站工程建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新及特點

【摘要】中山市在大中型排澇泵站工程建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新方面做了大量工作，解決大中型排澇泵站工程建設(shè)的一系列技術(shù)難題。在全裸式全調(diào)節(jié)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(jìn)行了一系列技術(shù)創(chuàng)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(yùn)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(guān)鍵詞】大中型排澇泵站 排澇泵站技術(shù)創(chuàng)新

引言

中山市在近20年的大中型排澇泵站工程建設(shè)中，積累了豐富的工程建設(shè)經(jīng)驗，在技術(shù)創(chuàng)新方面取得了顯著成效，所建成的大中型排澇泵站的技術(shù)創(chuàng)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(shè)計過閘流量1020m3/s；船閘為內(nèi)河Ⅳ級船閘，凈寬16m；泵站設(shè)計排澇流量273m3/s，泵站選用6臺3200ZLQ42-2.4立式全調(diào)節(jié)軸流泵，單機(jī)功率1800kW，總裝機(jī)功率10800kW。工程具備防洪、排澇、灌溉、航運(yùn)和環(huán)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(jié)算總投資約為18000萬元。樞紐工程在建設(shè)過程中采用了大量新技術(shù)并嚴(yán)格實行了建設(shè)管理“三項制度”，使工程在較短時間內(nèi)高質(zhì)、高效地完成，取得了較大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1.2 技術(shù)特征、主要技術(shù)指標(biāo)及創(chuàng)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(shè)采用分段截流，成功實現(xiàn)了施工不斷流、不斷航，做到了投資省、占地少、不影響周邊環(huán)境。

（2）水泵型號為3200ZLQ42-2.4立式全調(diào)節(jié)軸流泵，水泵結(jié)構(gòu)采用全裸式全調(diào)節(jié)大型軸流泵（葉輪直徑為3.24米），節(jié)約土建工程、做到經(jīng)濟(jì)性、觀賞性、高效性、適用性相結(jié)合。此結(jié)構(gòu)方式與井筒式結(jié)構(gòu)相比，節(jié)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(jìn)水流道（流道效率大于0.90，達(dá)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(jié)省了工程投資約100萬元。

（4）水泵采用先進(jìn)的低揚(yáng)程、大流量軸流泵水力模型350ZMB-3.4，比轉(zhuǎn)速ns為1400，模型泵流量>400l/s，達(dá)到440l/s，實現(xiàn)了泵站低揚(yáng)程區(qū)的高效率，模型泵效率>0.80，實泵經(jīng)測試最高效率>0.65，并達(dá)到大流量。原設(shè)計流量為240m3/s，經(jīng)水泵水力模型優(yōu)化后，流量達(dá)到273m3/s），增加流量33 m3/s，相當(dāng)增加一個中型泵站，其效益約為2000萬元（中山市泵站建設(shè)1m3/s投資約為60～70萬元）。

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

1.3 與國內(nèi)外同類典型產(chǎn)品技術(shù)性能的比較

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

（2）采用了全裸式全調(diào)節(jié)大型軸流泵（葉輪直徑3.24米）結(jié)構(gòu)形式，泵站泵室結(jié)構(gòu)簡潔，泵體外露，易于維修管理，做到經(jīng)濟(jì)性、觀賞性、高效性、適用性相結(jié)合。本結(jié)構(gòu)形式在國內(nèi)大型軸流泵中屬首創(chuàng)。隨后，全裸式全調(diào)節(jié)大型軸流泵技術(shù)推廣迅速，先后在中山火炬開發(fā)區(qū)洋關(guān)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(shè)中使用，并獲得了成功。

（3）泵站采用簸箕形高效進(jìn)水流道（流道效率大于0.90，達(dá)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(jié)省了工程投資，經(jīng)方案比較測算，節(jié)省工程費用約100萬元。此進(jìn)水流道屬荷蘭首創(chuàng)，國內(nèi)僅江蘇劉老澗泵站（大型工程，設(shè)計流量為240 m3/s）曾采用過，本工程采作此形式進(jìn)水流道前，經(jīng)過數(shù)學(xué)模型和水工模型試驗，效果較為理想，泵站建成運(yùn)行，經(jīng)泵站測試，效果顯著。隨后，簸箕形進(jìn)水流道技術(shù)迅速推廣，先后在中山火炬開發(fā)區(qū)洋關(guān)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(shè)中使用，并獲得了成功。

（4）采用低揚(yáng)程、大流量軸流泵水力模型350ZMB-3.4，比轉(zhuǎn)速ns為1400，模型泵流量>400l/s，達(dá)到440l/s，實現(xiàn)了泵站低揚(yáng)程區(qū)的高效率，模型泵效率>0.80，實泵經(jīng)測試最高效率>=0.65。泵站原設(shè)計流量為240 m3/s，經(jīng)水泵水力模型優(yōu)化后，通過增加電機(jī)功率等手段，泵站流量達(dá)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(yīng)用在上海太浦河大型泵站（設(shè)計總流量300m3/s）中，也獲得成功。

（5）采用10kV高壓直配電機(jī)，節(jié)約站用變、配電系統(tǒng)，實現(xiàn)了高效率、低投入，提高了泵站效率2～4%，減少了變配設(shè)備及土建投資約800萬元。10kV電機(jī)技術(shù)是我國上個世紀(jì)90年代開發(fā)的新技術(shù)，經(jīng)應(yīng)用和改進(jìn)，目前已成為較為成熟的技術(shù)，具有推廣價值。隨后，10kV高壓直配電機(jī)技術(shù)推廣迅速，先后在中山火炬開發(fā)區(qū)洋關(guān)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(shè)中使用，并獲得了成功。

1.4 對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步的意義

中山市東河水利樞紐主體工程運(yùn)用了多項新技術(shù)，做到了投資省，效益高。根據(jù)國內(nèi)、省內(nèi)同等規(guī)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(jié)算總投資約為18000萬元。

工程自2000年完工以來，經(jīng)過16年的運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定。工程建成投入運(yùn)行后，在排澇、防洪（潮）及航運(yùn)方面發(fā)揮了巨大的效益，東河水利樞紐與中順大圍其它工程聯(lián)合調(diào)度使用，在圍內(nèi)水環(huán)境改善等方面亦表現(xiàn)良好，得到中山市委、市政府及中山市人民的認(rèn)可。

中山市東河水利樞紐工程多項新技術(shù)的成功運(yùn)用，充實了科學(xué)技術(shù)在實踐中的檢驗，提高了工程建設(shè)的技術(shù)含量，對科技進(jìn)步有著重要的現(xiàn)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(qū)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(shè)內(nèi)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(wù)為電排白石涌集水面積的澇水。

經(jīng)水文計算，泵站的設(shè)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(jī)功率1000kW，總裝機(jī)功率6000kW。設(shè)計揚(yáng)程為2.00m，最高揚(yáng)程為3.10m。根據(jù)《泵站設(shè)計規(guī)范》，泵站工程規(guī)模為大（2）型。

2.2 技術(shù)特征、主要技術(shù)指標(biāo)及創(chuàng)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(jī)泵一體化產(chǎn)品，采用高速異步電機(jī)，行星齒輪減速，采用承插式濕式安裝，水泵與流道預(yù)埋件之間預(yù)留100mm間隙，泵坑采用雙面池壁，雙面池壁均設(shè)置水泵導(dǎo)向軌道，水泵安裝檢修時候可采用汽車吊直接將水泵沿導(dǎo)向軌道吊出泵坑。水泵支承采用滾輪 ，滾輪支承在預(yù)埋軌道上，水泵運(yùn)行時在水推力的作用下，可沿順?biāo)鞣较蛳蜻M(jìn)水流道方向移動，使水泵進(jìn)水喇叭口與進(jìn)水流道預(yù)埋件直接擠緊。

2.3 與國內(nèi)外同類典型產(chǎn)品技術(shù)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(yōu)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(yùn)用后，帶行星齒輪潛水貫流泵技術(shù)推廣迅速，先后在中山市小欖鎮(zhèn)永寧泵站、水閘工程[中型工程]、中山市小欖鎮(zhèn)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(fā)瘋涌外排泵站[中型工程]工程建設(shè)中使用，并獲得了成功。

2.4 對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)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(shù)，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(yùn)行以來，經(jīng)過3年的運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定。工程建成投入運(yùn)行后，在排澇及防洪方面發(fā)揮了巨大的效益，得到中山市委、市政府及中山市人民的認(rèn)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(shù)的成功運(yùn)用，提高了工程建設(shè)的技術(shù)含量，節(jié)約了工程投資，對科技進(jìn)步有著重要的現(xiàn)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(qū)石特涌口，為內(nèi)河排澇泵站，是集排澇、防洪及改善水環(huán)境等多功能為一體的中型水利工程。工程主要任務(wù)為新建泵站一座及水閘一座。

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

3.2 技術(shù)特征、主要技術(shù)指標(biāo)及創(chuàng)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(shè)置耦合掛鉤，水泵與水泵流道預(yù)埋件之間預(yù)留間隙，反向引水時，利用在泵房設(shè)置的10t移動式電動葫蘆將水泵機(jī)組起吊調(diào)頭，反向安裝，實現(xiàn)雙向抽水功能。檢修機(jī)組時將水泵直接吊出泵坑，在主廠房內(nèi)進(jìn)行檢修。

3.3 與國內(nèi)外同類典型產(chǎn)品技術(shù)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(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、噪聲低、散熱好等優(yōu)點。由于水流直進(jìn)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(shè)置的起吊設(shè)備將水泵機(jī)組起吊調(diào)頭，反向安裝，實現(xiàn)雙向抽水功能。

（3）濕定子潛水貫流泵又稱電機(jī)泵，是將水泵葉輪安裝在電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，與轉(zhuǎn)子形成一個整體，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于水泵的葉輪外殼，使電機(jī)的無效部分變成工作部分，水泵工作時水流從轉(zhuǎn)子內(nèi)腔流過。因此濕定子潛水貫流泵的機(jī)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(jī)組重量大大降低，同時使得泵房順?biāo)鞣较驅(qū)挾葴p小，節(jié)約工程投資。

3.4 對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)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(shù)，做到了投資省，效益高。初設(shè)批復(fù)概算總投資為1039.64萬元。

工程自2012年竣工運(yùn)行以來，經(jīng)過4年的運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定。工程建成投入運(yùn)行后，在防洪、排澇及改善水環(huán)境方面發(fā)揮了巨大的效益，得到區(qū)委、區(qū)政府及河道兩岸居民的認(rèn)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(shù)的成功運(yùn)用，提高了工程建設(shè)的技術(shù)含量，節(jié)約了工程投資，對科技進(jìn)步有著重要的現(xiàn)實意義。

4、結(jié)論

目前，我國現(xiàn)有大型排澇及灌排結(jié)合的泵站327處，2349座，裝機(jī)14196臺，裝機(jī)功率291.89萬kW，同時隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，城鎮(zhèn)防洪排澇顯得越來越重要，各地將建設(shè)一大批排澇泵站，在工程建設(shè)中通過對大中型排澇泵站的技術(shù)創(chuàng)新，對降低工程投資；提高泵站效率；改善運(yùn)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(xiàn)。推廣應(yīng)用前景廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]《潛水泵技術(shù)規(guī)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(fā)與應(yīng)用》.古智生.水利水電技術(shù).2010.12

[4]《濕定子潛水貫流泵》樣本，天津甘泉集團(tuán)有限公司

[5]《帶行星齒輪潛水電泵》樣本，合肥三益江海泵業(yè)有限公司

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