泵站充水消渦裝置應(yīng)用淺析

李亞奇，胡秀華，王春堂

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院，山東 泰安 271018；2.泰安市水利局，山東 泰安 271000）

泵站工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，水泵已經(jīng)廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各部門(mén)以及城鄉(xiāng)居民的日常生活中。在一些小型泵站中，采用人工方式為水泵充水，通常的做法是在水泵進(jìn)水管進(jìn)水口處安裝底閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于底閥處水頭損失較大，降低了泵站運(yùn)行效率，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)底閥關(guān)閉不嚴(yán)或無(wú)法關(guān)閉的現(xiàn)象，致使底閥漏水，不能完成水泵充水的需要。

1 消渦裝置組成

為減小水泵底閥帶來(lái)的能量損失，消除進(jìn)水池中各渦流，穩(wěn)定水流狀態(tài)，使水泵獲得很好的進(jìn)水條件，提升泵站運(yùn)行效率.研究設(shè)計(jì)了水泵充水消渦裝置，以期解決上述問(wèn)題。

如圖1 所示，泵站充水消渦裝置包括水泵進(jìn)水管、堵閥、進(jìn)水池池底、桁架槽、橫梁、斜梁、縱梁、套環(huán)、浮板、螺桿、支架、螺母、進(jìn)水池后墻等。

圖1 裝置構(gòu)成

水泵進(jìn)水管按泵站設(shè)計(jì)要求固定在進(jìn)水池后墻上；堵閥為一與水泵進(jìn)水管相吻合的近似錐形的構(gòu)件，可由具有一定彈性和一定剛性的材料做成，要求質(zhì)量要小，螺桿移動(dòng)時(shí)，可通過(guò)桁架帶動(dòng)堵閥上、下移動(dòng)，堵閥布置在進(jìn)水管進(jìn)水口正下方，當(dāng)堵閥向上移動(dòng)時(shí)，可以將進(jìn)水管進(jìn)水口堵住，水泵內(nèi)灌水時(shí)，可以阻止水沿著水泵進(jìn)水管進(jìn)水口流入進(jìn)水池內(nèi)，以完成為水泵充水的任務(wù)；桁架是用于固定堵閥的桿件結(jié)構(gòu)，可采用具有一定強(qiáng)度和剛度的材料（如金屬材料、合金材料等）做成，要求工作過(guò)程中，桁架不產(chǎn)生變形，并做好防銹工作，桁架由橫梁、斜梁及縱梁構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的桿件結(jié)構(gòu)，桁架的縱梁與螺桿剛性連接，堵閥通過(guò)桁架固定在螺桿上。

桁架槽布置在水泵進(jìn)水管下方的進(jìn)水池池底上，在澆注進(jìn)水池池底時(shí)澆注完成，其深度、寬度以能使桁架放入，并能使堵閥底部剛好與進(jìn)水池池底緊密接觸為宜，當(dāng)水泵充水正常啟動(dòng)后，桁架底部的橫梁就可以放置在桁架槽內(nèi)。

螺母固定在支架上，采用金屬材料制成，并能很好地與螺桿吻合，以控制螺桿的上、下行動(dòng)，可根據(jù)工程實(shí)際分別采用電動(dòng)螺母、手動(dòng)螺母或既可電動(dòng)又能手動(dòng)的方式；螺桿采用金屬材料制成，并應(yīng)做好防銹處理，通過(guò)螺紋固定在螺母上，當(dāng)螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿可以沿地面鉛直方向上、下移動(dòng)，以控制堵閥的上、下移動(dòng)，完成封堵進(jìn)水管進(jìn)水口的作用。

支架采用金屬材料制成，用錨桿固定在進(jìn)水池池頂位置的池壁上；浮板是一塊能漂浮在水面上的板狀消渦板，可采用輕于水的材料制成，布設(shè)在水泵進(jìn)水管與進(jìn)水池后墻之間，浮板通過(guò)套環(huán)與桁架的縱梁相連，使浮板可以漂浮在水面上，隨著進(jìn)水池中水位的升降而自由升降，由于縱梁和套環(huán)特殊形狀，使得浮板不能繞著縱梁轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 工作原理

當(dāng)水泵工作時(shí)，首先關(guān)閉水泵出水管上的閘閥，再轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，使螺桿上移，螺桿通過(guò)桁架帶動(dòng)堵閥上移，直至將水泵進(jìn)水管進(jìn)水口全部堵上。通過(guò)水泵最頂端的灌水孔向水泵內(nèi)灌水，在重力作用下，灌入水泵的水會(huì)流入到水泵進(jìn)水管，由于堵閥的封堵作用，進(jìn)入水泵進(jìn)水管的水，就不會(huì)流到進(jìn)水池內(nèi)，而是一直儲(chǔ)存在水泵進(jìn)水管內(nèi)，同時(shí)進(jìn)水管及水泵中的氣體由水泵灌水孔排入大氣中，當(dāng)灌入水泵一定水量時(shí)，水就會(huì)逐漸充滿水泵進(jìn)水管、水泵內(nèi)腔及閘閥前的一段水泵出水管內(nèi)，水泵進(jìn)水管、水泵內(nèi)腔及閘閥前的一段水泵出水管內(nèi)的氣體全部排入大氣中，完成水泵充水的要求。水泵充水完成后，即可封堵住水泵灌水孔，可正常啟動(dòng)水泵。

當(dāng)水泵正常啟動(dòng)后，再通過(guò)反向轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，使螺桿下移，直至桁架的橫梁進(jìn)入到進(jìn)水池底的桁架槽內(nèi)。此時(shí)，進(jìn)水管直接與進(jìn)水池中的水源相通，然后可緩慢地打開(kāi)閘閥，水泵可進(jìn)行正常工作。當(dāng)下次水泵再啟動(dòng)時(shí)，重復(fù)上述過(guò)程，完成水泵充水的要求。

如果水泵出水管上設(shè)置有逆止閥或閘閥，則當(dāng)?shù)谝淮喂ぷ魍瓿珊螅瑫?huì)在出水管內(nèi)儲(chǔ)存著一定量的水量，則水泵充水時(shí)可以先將堵閥上移，將進(jìn)水管進(jìn)水口封堵住，再將出水管中的水倒灌進(jìn)水泵內(nèi)腔和進(jìn)水管內(nèi)，也可以完成水泵充水的要求；以后的水泵充水，可按上述步驟完成。

當(dāng)堵閥下降到最低點(diǎn)時(shí)，由于堵閥正好處在進(jìn)水管進(jìn)水口正下方，堵閥底部與進(jìn)水池池底緊密接觸，被固定在進(jìn)水池池底上，堵閥剛好起到消除進(jìn)水池附底渦的作用，穩(wěn)定進(jìn)水池水流狀態(tài)。所以，堵閥既可以當(dāng)作水泵充水設(shè)備使用，也可以當(dāng)作消除進(jìn)水池附底渦的設(shè)備使用。處在水中的螺桿及桁架的縱梁，靠近進(jìn)水池的后墻，可以很好地消除附壁渦的產(chǎn)生。浮板布設(shè)在水泵進(jìn)水管與后墻之間的水面上，可很好地消除表面渦。通過(guò)浮板、堵閥及桁架，防止進(jìn)水池中表面渦、附壁渦及附底渦的產(chǎn)生。

3 裝置特點(diǎn)

該泵站充水消渦裝置，通過(guò)螺桿運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)桁架上、下移動(dòng)，從而帶動(dòng)堵閥上、下移動(dòng)，完成水泵充水的任務(wù)，而浮板一直漂浮在水面上，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）可以取消水泵底閥，將進(jìn)水管口做成喇叭口狀，也可完成水泵充水的作用，在很大程度上減少底閥處能量損失，提高泵站運(yùn)行效率。

2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以替代真空泵充水系統(tǒng)、真空水箱充水系統(tǒng)、水上式底閥充水系統(tǒng)等，投資省，使用靈活方便。

3）該泵站充水消渦裝置消除了附底渦、附壁渦和表面渦的產(chǎn)生，保障了進(jìn)水池穩(wěn)定流水狀態(tài)，為水泵提供良好的工作狀態(tài)。

4 結(jié) 語(yǔ)

該泵站充水消渦裝置的研究，既能去掉水泵底閥，省去了真空泵抽氣系統(tǒng)，解決了水泵底閥帶來(lái)的能量損失問(wèn)題，又能有效地防止表面渦及水中渦的產(chǎn)生，穩(wěn)定水流狀態(tài)，提高泵站運(yùn)行效率，使用方便、靈活，較好地滿足了運(yùn)行需求。