雅周镇农田灌溉泵站技术改造综述

钱光勇

（海安县水利局雅周水利服务站，江苏 南通 226641）

1 概况

雅周镇属于高沙土地区，农田灌溉泵站所用水泵为HW、HBC 型混流泵，大多建于20 世纪60、70年代，由于受当时条件所限，泵房年久失修，机电设备严重老化，存在安全隐患。特别是水泵运转部件因过度磨损间隙过大，运行效率降低，这些泵站每年的维修工作量大，多数泵站维修费用在1000 元左右。

2 存在问题

2.1 泵站底板及水泵安装高程过高

受当时技术设备限制，传统的混流泵站大多建筑在河坡常水位2.0～2.5 m 以上，水泵的安装高程离水面也相应提高，出水扬程减小，但水泵吸程却有所增加。

2.2 出水管路安装缺乏灵活性

水泵安装若采用传统的卧式安装法，即在水泵出水口上方加两节45°弯头，根据现场实际调节角度连接出水管，会增加出水管路的局部水头损失，阻力系数较大。

2.3 进水管安装不当造成漩涡

进水管道一直采用顺坡或者垂直落井式外加底阀安装方式，沿程管路长且管内存有大量空气。一旦外河水位降低到底阀淹没深度，且小于一定值时，水泵运行过程中很容易在底阀的旁侧或者上部产生高速漩涡，吸进大量空气。水和气体在泵壳内随着叶轮高速旋转相互撞击摩擦，会产生瞬间爆裂的高压气泡，发生汽蚀。长期如此运行就会使得涉水部件表面变成粗糙的麻面，严重时叶轮叶片会形成穿孔，导致因径向不平衡引起泵体震动，并磨损泵壳内壁和泵轴承。同时电动机负载增大，部分功率消耗在吸水做功上。

2.4 水泵真空时间长

启动水泵后需要进行人工灌水，让泵壳内产生真空。一旦底阀皮门出现故障漏水，则需大量灌水。若叶轮与进水口环间隙过大，排空需要更长时间，少则10～15 min，多则20 min以上才能出水，并会发出沉闷的巨响。

2.5 两轮不同面产生传动损耗

有些水泵在最初安装或者维修时，未注意使电动机皮带轮与水泵轮在同一平面，三角带偏于一侧，不能正确登槽完全吻合，就会产生各自不同的拉力。皮带与轮边相互摩擦，产生高温磨损。长期使用后会出现三角带跳动打滑现象，不能达到额定转速，并会生成黑色粉末。加之长期得不到保养，每年要更换传动三角带一次，极个别泵站水泵每年甚至要更换三角带两次以上。

2.6 启动控制设备存在安全隐患

启动方式补偿器降压用于泵站动力设备控制。由于补偿器内部三组动静触片和三个降压变压器需全部浸泡在一定深度的绝缘油内，以起到灭弧和散热作用。而绝缘油具有腐蚀性，长期使用很容易腐蚀内部线路的橡胶绝缘层；绝缘油面下降会使触片和变压器暴露空气中，必须及时补油，否则启动运行时，起不到灭弧和散热效果，会造成内部三相电弧相互短路引起爆炸，发生安全事故。补偿器操作手柄弹性很大，停止时若不注意手柄复位，可能导致砸手现象。

受上述诸多因素影响，水泵出水量小，运行效率低，浪费了大量的人力物力，消耗了大量电能，造成了不必要的机械磨损，甚至烧坏电动机等，因此，需对泵站进行技术改造。

3 技术改造措施

分析传统泵站安装方式的诸多弊端，并结合各方面自然条件大胆尝试改进。

3.1 降低水泵安装高程

采用群桩基础，将泵站底板选择安装在常水位以下，即高程为1.6 m（废黄河高程系）左右，尽量降低进水吸程，以减少进水管内的空气，缩短排空时间。

3.2 设置进水角度，形成自然存水

将进水管顺坡式、落井式改为向上微翘12°～15°左右，以水泵轴为圆心，使进出水管之间形成130°～145°角，分别固定在前后墙体上，即形成自然存水角度。安装结束后第一次灌足水，使得蜗壳内长期存有一定量的水，在水泵开机运转时，叶轮高速旋转对水产生离心力和推力作用使水泵自行产生真空，从而可取消底阀，消除进水阻力，也无需再次灌水帮助形成真空。

3.3 改变进水管角度，缩短长度

在第一节进水管（后墙体外侧）后面安装一只90°的弯头，连接两节1 m 的铸铁管，相对垂直于水面，保证进水管1.5 m 以上的足够淹没深度，以避免发生漩涡。在当地最低水位时水泵也可以保持正常运行，无需再接长管道。

3.4 改变水泵体传统安装方法

改传统的水泵卧式安装法为倾斜安装法，即将水泵出水口人为倾斜，出水管直接连接水泵出水口，出水管则变成顺坡安装，省去了两只45°弯头，以消除出水管路的局部水头损失，使阻力系数减小到最低。

3.5 改进出水方式

在水泵出水口安装3～4 m 铸铁管，连接到与泵房前墙连成一体的出水池底板上，改传统的“高炮射流”出水为“暗流”出水方式，使出水高程相应降低，水量增加。

3.6 解决漏气现象，提高水泵真空度

水泵轴与轴套之间一般是过渡配合，局部存在间隙漏气现象。经长期细心观察、试验，发现轴颈与轴套侧面之间，由于加工时表面光洁度达不到自然密封要求，存在机械切削后留下的不均匀的细微刀痕，从而引起漏气，降低出水量，使水泵运行效率下降。改进选用质地柔软、韧性好，且常用于自来水等压力管道密封的生料带制作成O 型圈，紧紧套在轴颈与轴套之间，然后安装叶轮并旋紧轴帽，使O 型圈填充结合表面凹凸，从而可解决漏气问题，使水泵运行处于最优工况状态，缩短水泵灌溉运行时间1～5 h。

3.7 安装质量控制

安装电动机和水泵时，用方框仪、水平尺或铅锤校准电机轮和水泵轮的平行度，并调节至规定范围内，做到两轮相互平行、带轮垂直。

3.8 降低传动损耗

根据水泵轮槽型号合理选配电机轮和传动三角带，并调节做到松紧有度，使传动损耗降到最低，确保运行转速在高于铭牌规定数值的5%以内。

3.9 配电设施保障机械设备正常运行

将传统的补偿器内变压器降压启动改为配电柜装星三角降压启动方式，并加配缺相和过载保护。将时间继电器、中间继电器和交流继电器进行组合，改手动降压启动为自动星型降压启动方式，以自动转换成三角运转，可使电机运行效率有所提高。本设备结构简单，操作极为安全稳定，且故障率降低。

4 产生的效益

目前，雅周镇现有运行的灌溉泵站有186 座，其中，经过改建（改造）的泵站有135 座。改进后的水泵效率比传统安装的水泵效率提高了20%以上，即达到铭牌标注的88%以上。经过测试，正常水位2.2 m 以上时，出水时间一般为15～58 s；水位低于1.9 m 时，出水时间为45～127 s。每台水泵可节约配件费用达2000 元左右，但水泵的使用寿命却提高10年以上。每年实际需要维修保养的材料费用在几十元至100 元左右，主要用于水泵保养、轴承注加黄油或机油、更换水泵填料等，大修水泵几年才需要更换一次轴承或者叶轮、轴套。加之目前为硬质混凝土渠道，水流速度快，无淤积冲刷现象，渗透量极小，渠系水利用系数得到提高。这样每亩的耗电量降到24 kWh 以内，老百姓每年负担45 元/亩左右，而且农民无需担心因泵站经常出故障使水稻不能及时得到灌溉的问题。因此，此项泵站技术改造措施可广泛推广。