防傾斜浮箱采鹵泵站研究設計

羅建中，黃 柯

(中藍長化工程科技有限公司，湖南 長沙 410000)

鹽湖鉀資源開采的采、輸鹵過程中，導鹵泵站作為鹵水運輸的關鍵環(huán)節(jié)，對整個鹽湖開采生產有著極其重要的影響。

導鹵泵站按照類型可分為浮箱式和固定式兩種，浮箱式泵站可根據前池水位變化而上下浮動，主要應用于前池水位變化比較大、導鹵量較小湖區(qū)；固定式泵站具有穩(wěn)定、不因外力變化而變化的優(yōu)點，主要應用于前池水位變化較小、導鹵量較大的湖區(qū)。由于高海拔的鹽湖對水泵的吸程比低海拔地區(qū)要求高很多，導致固定泵站對反復變化的采鹵渠水位適應能力差造成采鹵效率低等系列問題，因此，浮箱式泵站的應用比較普遍。浮箱式泵站有前池動、靜載荷難以平衡，易發(fā)生傾斜造成生產事故的缺點，因此，一種合適的浮箱式采鹵泵站的研究設計成為采輸鹵的一個重要研究課題。

1 國內外現(xiàn)狀

目前，國內鹽湖鹵水的開采仍以渠采為主，主要方式逐漸由傳統(tǒng)的固定式泵站向浮箱式泵站發(fā)展。固定式泵站具有穩(wěn)定、不易因外力的變化而變化的優(yōu)點，但因其對反復變化的采鹵渠水位適應能力差造成采鹵效率低、電機及泵臺基礎易損壞等缺陷而逐漸被浮箱式泵站取代。浮箱式泵站布置在采鹵渠前池，可根據前池水位的升降上、下浮動，有效的解決了傳統(tǒng)固定泵站的問題。

考慮浮箱的穩(wěn)定性及渠道走水，多臺采鹵泵單排上承式布置在浮箱上。上承式布置重心高且泵組同時運行的采鹵泵數量不一，浮箱在前池動、靜載荷難以平衡，易使泵站發(fā)生傾斜。輕則造成采鹵泵抽不到鹵水而空轉，重則導致浮船側翻，損壞設備的同時還影響鹵水開采的連續(xù)性，不僅不能保證開采安全生產，還增加投入成本，削弱公司的經濟效益。

2 浮箱式采鹵泵站組成及工作原理

綜合目前國內傳統(tǒng)采鹵泵站優(yōu)缺點的分析和對比，結合采輸鹵對泵站的的要求：(1)有效適應采鹵渠水位的變化；(2)在前池中位置穩(wěn)定，不因外力的變化而變化；(3)結構簡單，方便拆裝。綜合浮箱泵站與固定泵站的優(yōu)點，摒棄其缺點，通過控制浮箱泵站在前池中運動6個自由度中的5個，設計研究了一種防傾斜浮箱采鹵泵站，其只能跟隨前池中鹵水液面的升、降而上下浮動，解決目前浮箱式泵站已發(fā)生傾斜側翻的問題。

2.1 防傾斜浮箱采鹵泵站組成

防傾斜浮箱采鹵泵站組成如圖1和圖2，主要由防傾斜架、滑輪組、浮箱、泵組、排水管和檢修孔等組成，泵組設于浮箱上，浮箱設于防傾斜架內。

圖1 防傾斜浮箱采鹵泵站結構組成測視圖Fig.1 Structure diagram of anti-tilting floating tank halogen pump station of a survey view

圖2 防傾斜浮箱采鹵泵站結構組成俯視圖Fig.2 Structure diagram of anti-tilting floating tank halogen pump station of a vertical view

防傾斜架作為設計關鍵結構，是保證浮箱泵站固定且隨前池液位上下浮動的關鍵組件；浮箱為泵組提供平臺且為泵組的上下浮動提供浮力，浮箱是由碳鋼板拼接而成的密閉箱體，箱體內設有將箱體分割成多個獨立區(qū)間的半高隔板，半高隔板能夠降低浮箱的重心，并且出現(xiàn)局部地方漏水時，提供反應時間而避免箱體整個沉沒，箱體內設有槽鋼框架和加強筋，加強筋通過增大箱體與鋼框框架的連接面而加強整個浮箱的強度；滑輪組主要是浮箱在防傾斜架軌道上上下運行的部件，設置在浮箱四周，滑輪組可在導軌上滾動，保證浮箱隨著導軌上下移動；浮箱的頂部設有檢修孔，檢修孔上設有蓋板，檢修孔主要是浮箱箱體內部的檢修通道；浮箱周邊設有圍欄，確保工作人員在浮箱上作業(yè)時的安全。泵組與排水管主要是提供一個鹵水轉運的作用，泵組一般由單數臺同型號泵組成，并列設置在浮箱頂部，采鹵泵的進水管伸入浮箱內，排水管設于防傾斜架的上部框架上，采鹵泵的型號根據鹵水開采規(guī)模選擇。

2.2 防傾斜架結構及工作原理

防傾斜架結構組成如圖3，主要由墊板、限位桿、斜撐桿、底部框架、中部框架、上部框架和導軌等組成。

圖3 防傾斜架結構組成圖Fig.3 Structure diagram of anti-tilting frame

防傾斜架主要承受浮箱和泵組的動、靜載荷帶來的傾斜靜力，并限制浮箱在前池的漂移，以防管道與采鹵泵脫離。防傾斜架中每一個部件不僅提供鋼架整體的穩(wěn)定性，上部框架也提供給排水管支撐作用，防止排水管在變坡點的下垂；限位桿給浮箱提供一個限位作用，當前池水位下降到最低液位時，限制浮箱繼續(xù)下沉，防止采鹵泵抽出的鹵水中雜質含量過高而造成損壞，保證采鹵泵的使用壽命；導軌不僅是浮箱上下運動的一個軌道，也是防傾斜架支撐的一部分。浮箱長度方向的導軌提供浮箱在前池液面上、下浮動的運動軌跡并防止浮箱傾斜；由于寬度方向的傾斜力對浮箱影響不大，因此寬度方向上的導軌主要提供的是限位作用，防止浮箱的移動造成寬度方向的滑輪與導軌卡殼。防傾斜架底部墊板與前池底接觸，墊板主要提供整體的平衡，由于前池底部不會硬化，通過增加防傾斜架與前池底的接觸面積，防止防傾斜架局部下沉造成浮箱傾斜。

泵站在非工作狀態(tài)下時，浮箱可靜止懸浮在前池水平面上，防傾斜架上的導軌限制浮箱在水面上的漂移。當泵站工作狀態(tài)下時，泵組對浮箱有一個動載荷，造成浮箱重心失衡，此時，防傾斜架給浮箱一個反傾斜力，平衡泵組對浮箱的動載荷，使泵站安全穩(wěn)定的運作。

當前池水位下降或上升時，防傾斜架對浮箱的重力和浮力不提供任何約束，浮箱上的滑輪組沿著導軌自由運動，使其自動找準平衡點，保證泵站對液位變化的適應。

3 結語

防傾斜浮箱泵站的研究設計通過限制浮箱在前池運動6個自由度中的5個，即僅可隨水位的變化上、下浮動。不僅能夠解決固定泵站對水位適應能力差的缺陷，也能克服浮箱泵站動、靜載荷的平衡問題，給泵站提供可靠的水平度和穩(wěn)定度。防傾斜架通過純機械部件由螺栓聯(lián)接組成，結構簡單，拆裝方便，制造成本低，更重要的是工作反應靈敏，可投用性強；提供一個安全、穩(wěn)定的采鹵條件，延長泵組的使用壽命的同時，保證鹵水開采的生產效益。