防倾斜浮箱采卤泵站研究设计

罗建中，黄 柯

(中蓝长化工程科技有限公司，湖南 长沙 410000)

盐湖钾资源开采的采、输卤过程中，导卤泵站作为卤水运输的关键环节，对整个盐湖开采生产有着极其重要的影响。

导卤泵站按照类型可分为浮箱式和固定式两种，浮箱式泵站可根据前池水位变化而上下浮动，主要应用于前池水位变化比较大、导卤量较小湖区；固定式泵站具有稳定、不因外力变化而变化的优点，主要应用于前池水位变化较小、导卤量较大的湖区。由于高海拔的盐湖对水泵的吸程比低海拔地区要求高很多，导致固定泵站对反复变化的采卤渠水位适应能力差造成采卤效率低等系列问题，因此，浮箱式泵站的应用比较普遍。浮箱式泵站有前池动、静载荷难以平衡，易发生倾斜造成生产事故的缺点，因此，一种合适的浮箱式采卤泵站的研究设计成为采输卤的一个重要研究课题。

1 国内外现状

目前，国内盐湖卤水的开采仍以渠采为主，主要方式逐渐由传统的固定式泵站向浮箱式泵站发展。固定式泵站具有稳定、不易因外力的变化而变化的优点，但因其对反复变化的采卤渠水位适应能力差造成采卤效率低、电机及泵台基础易损坏等缺陷而逐渐被浮箱式泵站取代。浮箱式泵站布置在采卤渠前池，可根据前池水位的升降上、下浮动，有效的解决了传统固定泵站的问题。

考虑浮箱的稳定性及渠道走水，多台采卤泵单排上承式布置在浮箱上。上承式布置重心高且泵组同时运行的采卤泵数量不一，浮箱在前池动、静载荷难以平衡，易使泵站发生倾斜。轻则造成采卤泵抽不到卤水而空转，重则导致浮船侧翻，损坏设备的同时还影响卤水开采的连续性，不仅不能保证开采安全生产，还增加投入成本，削弱公司的经济效益。

2 浮箱式采卤泵站组成及工作原理

综合目前国内传统采卤泵站优缺点的分析和对比，结合采输卤对泵站的的要求：(1)有效适应采卤渠水位的变化；(2)在前池中位置稳定，不因外力的变化而变化；(3)结构简单，方便拆装。综合浮箱泵站与固定泵站的优点，摒弃其缺点，通过控制浮箱泵站在前池中运动6个自由度中的5个，设计研究了一种防倾斜浮箱采卤泵站，其只能跟随前池中卤水液面的升、降而上下浮动，解决目前浮箱式泵站已发生倾斜侧翻的问题。

2.1 防倾斜浮箱采卤泵站组成

防倾斜浮箱采卤泵站组成如图1和图2，主要由防倾斜架、滑轮组、浮箱、泵组、排水管和检修孔等组成，泵组设于浮箱上，浮箱设于防倾斜架内。

图1 防倾斜浮箱采卤泵站结构组成测视图Fig.1 Structure diagram of anti-tilting floating tank halogen pump station of a survey view

图2 防倾斜浮箱采卤泵站结构组成俯视图Fig.2 Structure diagram of anti-tilting floating tank halogen pump station of a vertical view

防倾斜架作为设计关键结构，是保证浮箱泵站固定且随前池液位上下浮动的关键组件；浮箱为泵组提供平台且为泵组的上下浮动提供浮力，浮箱是由碳钢板拼接而成的密闭箱体，箱体内设有将箱体分割成多个独立区间的半高隔板，半高隔板能够降低浮箱的重心，并且出现局部地方漏水时，提供反应时间而避免箱体整个沉没，箱体内设有槽钢框架和加强筋，加强筋通过增大箱体与钢框框架的连接面而加强整个浮箱的强度；滑轮组主要是浮箱在防倾斜架轨道上上下运行的部件，设置在浮箱四周，滑轮组可在导轨上滚动，保证浮箱随着导轨上下移动；浮箱的顶部设有检修孔，检修孔上设有盖板，检修孔主要是浮箱箱体内部的检修通道；浮箱周边设有围栏，确保工作人员在浮箱上作业时的安全。泵组与排水管主要是提供一个卤水转运的作用，泵组一般由单数台同型号泵组成，并列设置在浮箱顶部，采卤泵的进水管伸入浮箱内，排水管设于防倾斜架的上部框架上，采卤泵的型号根据卤水开采规模选择。

2.2 防倾斜架结构及工作原理

防倾斜架结构组成如图3，主要由垫板、限位杆、斜撑杆、底部框架、中部框架、上部框架和导轨等组成。

图3 防倾斜架结构组成图Fig.3 Structure diagram of anti-tilting frame

防倾斜架主要承受浮箱和泵组的动、静载荷带来的倾斜静力，并限制浮箱在前池的漂移，以防管道与采卤泵脱离。防倾斜架中每一个部件不仅提供钢架整体的稳定性，上部框架也提供给排水管支撑作用，防止排水管在变坡点的下垂；限位杆给浮箱提供一个限位作用，当前池水位下降到最低液位时，限制浮箱继续下沉，防止采卤泵抽出的卤水中杂质含量过高而造成损坏，保证采卤泵的使用寿命；导轨不仅是浮箱上下运动的一个轨道，也是防倾斜架支撑的一部分。浮箱长度方向的导轨提供浮箱在前池液面上、下浮动的运动轨迹并防止浮箱倾斜；由于宽度方向的倾斜力对浮箱影响不大，因此宽度方向上的导轨主要提供的是限位作用，防止浮箱的移动造成宽度方向的滑轮与导轨卡壳。防倾斜架底部垫板与前池底接触，垫板主要提供整体的平衡，由于前池底部不会硬化，通过增加防倾斜架与前池底的接触面积，防止防倾斜架局部下沉造成浮箱倾斜。

泵站在非工作状态下时，浮箱可静止悬浮在前池水平面上，防倾斜架上的导轨限制浮箱在水面上的漂移。当泵站工作状态下时，泵组对浮箱有一个动载荷，造成浮箱重心失衡，此时，防倾斜架给浮箱一个反倾斜力，平衡泵组对浮箱的动载荷，使泵站安全稳定的运作。

当前池水位下降或上升时，防倾斜架对浮箱的重力和浮力不提供任何约束，浮箱上的滑轮组沿着导轨自由运动，使其自动找准平衡点，保证泵站对液位变化的适应。

3 结语

防倾斜浮箱泵站的研究设计通过限制浮箱在前池运动6个自由度中的5个，即仅可随水位的变化上、下浮动。不仅能够解决固定泵站对水位适应能力差的缺陷，也能克服浮箱泵站动、静载荷的平衡问题，给泵站提供可靠的水平度和稳定度。防倾斜架通过纯机械部件由螺栓联接组成，结构简单，拆装方便，制造成本低，更重要的是工作反应灵敏，可投用性强；提供一个安全、稳定的采卤条件，延长泵组的使用寿命的同时，保证卤水开采的生产效益。