斜式轴流泵站新技术的设计与应用ppt课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,斜30轴流泵站新技术的设计与应用,1 项目概述,1.1 问题的提出,六十年代以来，我国在江河湖泊的地区兴建了数千座大中型泵站，但多以立式轴流泵为主,泵站的流量大，扬程低，装置效率偏低。,产生装置效率偏低的原因有两点:,轴流泵的高效区比较窄,水头损失（,轴流泵站装置的水头损失，一般要达到l2m水头,）,解决扬程泵站的装置效率问题从以下,机,、,泵,、,管,、,传,、,池五个,方面进行,考虑：,提高电机效率,研制新的水力模型,减少传动损失,减少管路损失,选择合适的流道，适当增加淹没深度，减少流速,采用,这些措施使泵站的效率从 40提到50左右，但距离60以上效率的目标仍有很大的差距。,1.2 立式泵站装置存在的缺陷,工程建设方面,低扬程泵站大多是建在江河边，出海 口等三角洲地区。基础处理的难度十分大，特别是地基承载力和开挖深度问题,需要做基础处理。,工程管理方面,泵站出现故障时，检修困难,斜式轴流泵站,2 主要研究内容,2.1项目研究的对象及目的,研究的对象：对斜式30泵站的,结构型式,及,技术问题,进行研 究探索,研究的目的：,寻找提高低扬程地区泵站装置效率的泵站结构型式；,引用国内外泵站方面的先进施工经验和新技术、新设备；,使工程具备投资少、机组运用平稳、安全可靠、机组安装、检修、维护方便的优点。,研究的主要内容,确定水泵的主要参数,选择配套主电机的主要电气参数,研究水泵与电机的结构形式斜式30,研究制作电机与水泵联接的联轴器装置（,关键,）,研究水中轴承轴总成的结构型式、油封水封、瓦面材料及润滑方式的设计方案,研究流道的主要尺寸，设计合理的流道单线图,研究设计泵站的基础处置及主体工程方案,研究斜式轴流泵站机组监控系统的技术方案，研究励磁装置及遥控灭磁检测的技术开发,研究机组试运行的技术工作,研究开展泵站现场测试方案,3 主要技术指标,3.1 斜30轴流泵站的基本的要求,(1)平面剖面布置合理，占地少,开挖浅，减除地下水处理或钢板桩围墙。,(2)进出水流道收缩扩散断面变化均匀，水流平顺稳定，流速变化均匀, 使水泵叶轮中心淹没深度小。,(3)斜30水泵汽蚀性能好，泵过水流量大，效率高，运行平稳，结构设计合理，安装检修方便。,(4)斜30电机设计合理，起动力矩大，牵入同步平稳正常,效率高，组装一体，安装、检修方便。,(,5)适合斜 30水泵、电机的联轴器装置设计合理，能自动消除在平面，同心，摆度的安装误差。,(6)水泵、电机配套的辅机少，安装简单，能自动控制运行，安全可靠。,(7)所配套的辅机设备自动化程度高，能遥控开、停机，远方监视机组运行情况，能远方检测灭磁。,(8)泵站的装置效率达到或高于国家有关标准的规定，过泵流量要求比同直径泵大,58%,，扬程范围在,05m,运行，气蚀性能好，振动小于,0.12毫米,，噪声小于,75分贝,。,3.2基本技术参数,（1）泵站的技术参数,迳口二泵站,：,1800 XWB12.5-4.5 型斜式30的轴流泵机组,叶轮直径 D=1750mm,泵的进出口直径为1800mm,叶片安装角为 O度,比转速 ns=1000 转分,配用湘潭电机厂生产的TXZ800-242150 同步电动机，装机容量 4800kW,泵站设计流量412.5=50m3/s,泵房机组,特征水位：,内河,：最低运行水位 0.6m,设计水位 0.7m,最高运行水位 1.2m,最高水位 1.2m,外江,：最低运行水位 1.7m,设计水位 4.46m,最高运行水位 5.29m,最高防洪水位 5.46m,特征扬程：(泵站的扬程损失均按 0.6 m 估算),设计净扬程 H设=3.76m,平均净扬程 H平均=2.55m,最大净扬程 H最大=4.69 m,最小净扬程 H最小=0.5 m,（2）水泵的技术参数,总扬程,H 平均=3.22,H 设=4.33,H 最大=5.17,流量,13.8,12.68,11.68,效率,88,90,87.6,轴功率 N(千瓦),495,598,676,配用功率(千瓦),800,转速 n( 转分),250,叶轮直径 D(毫米),1750,叶片安装角( 度),0,1800 XWB12.5-4.5 型水泵工作性能曲线,1800 XWB12.5-4.5 型水泵工作性能曲线图,（3）同步电动机的技术参数,TXZ800-242150,额定容量 800kW,额定电压 10kV,额定电流 54.8A,功率因数 0.9（超前）,频率 50Hz,相数 3,转速 250r/min,励磁电流 152A,励磁电压 98.5V,电机总重量 15900kg,3.3成果的推广应用情况,已经建成及投入运行：17座,在建的斜式30轴流泵站：10座,4.1主要特色,(1),水流平稳，效率提高,效率达到67% ，提高效率12%，流量比设计提高15%，振动明显减少。,(2),开挖量减少,开挖深度减少1.8米，土方开挖减少14% ，填方减少10%。,(3),底部受力均匀,(4),安装检修方便,(5),清理污物方便,4 项目的主要特色和创新点,4.2创新点,（1）,改进了推力轴承箱的结构设计，确保运行安全可靠,水中轴承选用改进型的弹性金属塑料瓦（新型的FZB03复合塑料），优点是安装时不需要刮瓦，耐磨性能较好；设计出自动供油系统，双线制供油，能够定时、定量、定压力自动供油。,（2）,解决水中轴承的密封问题，维护方便,在结构上设计成方便更换填料和调节松紧的密封装置，填料容易更换；选用优质的NOK牌油封，确保密封性能的重点。,（3）,改进了机组连接，安装调试方便,采用膜（薄）片联轴器进行水泵电机之间的连接，变形量范围较大，可以有效补偿由于安装和基础位移引起的配合误差。,（4）,改进接地方式，降低雷击电压损坏设备的机率,泵站接地系统改为用基础管桩内构造钢筋连接为接地电极，管桩长而多，增大了接地块体和接地系统的面积，减少了接地电阻的阻值(实测电阻值在0.120.18欧)。遥控检查励磁装置的灭磁电阻，在机电排灌行业内是第一次试验调试成功运用，确保同步电动机启动安全。,5 研制过程,本项目研究的方略：,采用理论与实际相结合，工程技术问题与产品开发相结合的办法，走引进先进技术与推广运用相结合的道路。,5.1 项目的来源,珠江三角洲地势低洼，水系纷繁，洪涝灾害一直是心腹之患。,现阶段使用的排涝泵站以立式为主要形式，泵站装置效率一般在,45%50%,，难以达到规定的低扬程泵站装置效率,55%,要求。,为提高低扬程泵站效益，结合我省取得的卧式装置的成果，提出开展斜式泵站的建设。,2001年课题组规划出兴建4个斜30泵站的方案，首座站是迳口二站，2002年经省计委批准该工程立项，同年开工兴建。,5.2分析现有立式泵站装置存在的问题,立式泵站装置存在的问题：,效率提不高；,开挖深度大（建站基础处理困难，工程造价飚升）,5.3 研究确定适合使用的泵站装置的结构形式,对比研究：,斜15,装置采用了齿轮箱变速，由于考虑不周，使得其优点没有得到发挥，缺点反而全部暴露。如浙江省盐关泵站和湖南省黄盖湖泵站，水泵与电机必须采用齿轮变速联接，噪音高达105分贝，经常需要维护，降低了装置效率，用户反映差；,猫背形式,仍摆脱不了水流转弯多、开挖量大的环境；,卧式装置,的缺点重要是通风、散热、噪音等问题则十分突出。,综合分析日本荷兰等国家泵站的结构，根据珠江三角洲的特点，决定采用斜式布置形式。,适合采用的斜式泵站有斜式45和斜式30两种，从以下3个方面进行比较：,开挖深度,：以于水泵直径为 1800 mm为例，规范要求 2 倍以上的开挖深度，即立式布置需要3600 mm以上；斜式45为2550 mm；而斜式30只有1800 mm，减少开挖深度接近1m；,进出水流道,：立式泵的进水流道要进行立体变形收缩，水流方向要转90才能进入叶轮，损失比较大；斜式45也是立体变形收缩，水流方向要转45就能进入叶轮，稍微简单，损失减少一些；斜式30立体变形收缩很小，水流方向只要转30进入叶轮，拐弯角度更小，水流比较平稳，水力损失也就更少一些；,结构形式,：斜式30的水泵电机之间的连接，可以直接采用膜（薄）片联轴器，变形量范围较大，安装调试方便，可以有效补偿由于安装和基础位移引起的配合误差。,经对比分析，选用斜式30,5.4 斜30水泵技术问题的研究与磋商,对设备进行公开招标，原上海水泵厂（KSB）中标 。,(1)水泵结构要求采用斜式30的中开剖分形式。,(2)要求整泵中开面剖分线安装在一条直线上，方便安装止水和拆卸。,(3)要求水中轴承总成座设计为带圆弧形（半园型球面）支座，可在平行大轴方向微动，自动调整安装精度的不足。,(4)要求水中轴承的油封选用国际名牌（NOK）产品，两道封油，一道封水。,(5)推力轴承箱填料和密封的结构设计。,(6)解决水泵轴与电机轴的联接型式-膜(薄)片联轴器,(7)进水流道及出水导流,进水流道选择肘型，设导向板30的水流导向,(8)选用较优良的水力模型,选用1000比转速的水力模型。第一批生产4台1.8m直径，比转速Ns1000的水泵，配套4台24极高压电机，总装机3200kW。,（9）关于轴承的间隙问题,轴瓦磨损严重的主要原因是间隙过小，当然过大也不行，确定了用稀油轴瓦间隙为：0.200.28mm；用干油（油脂）的间隙为：0.480.56mm。,6.1,厂房基础,基础实际上是没有顶板和纵横内墙的箱形基础。由于没有顶部和中间隔墙，箱形基础刚度大打折扣。整体刚度主要靠两侧墙来提高，沿墙周边与底板的联接，要设置附加的加强钢筋，保证钢筋可靠锚固，侧墙的高度和厚度，要适当增加。为减少开裂，侧墙沿高度每隔30毫米应设置纵向构造钢筋。,6.2,底板不设变形缝,底板不宜分缝。为减少不均匀沉降，可在底板下采用桩基础，支沉在基岩上；调整泵房的荷载分布，使底板的形心尽量与建筑物长期竖向荷载的合力点重合。为减少温度应力，厂房上部可设温度缝或用刚度较小的结构形式。,6.3,提高底板的防渗能力,底板下应有100mm厚的垫层，混凝土的保护层不少于50mm。降低水灰比，减小水化热，同时降低混凝土的入仓温度，提高混凝土的浇筑质量，主要措施有：选用优质水泥和砂石材料，提高捣制的密实性，或在混凝土中掺入有塑化作用的减水剂。必要时还可在构件临土面设有机防水涂层。,6 关键技术及解决方案,6.4,增加通风散热的能力,对改善通风提出几项措施：进风窗的位置要尽量降低，面积要加大。一般进风口在进水方向，泵房只要在高出最高内水位处就可以设窗；出风口要尽量低，面积也要增大，必须采用强迫通风的办法，最有效是在电机出口处装风机，将热风直接排出厂房。,6.5,斜式装置的另一缺点是噪声过大,电机水泵同一层，发出的声音互相加强，实测达80多分贝，目前尚无好办法，只能从设备提高精度，搞好平衡，加强润滑等考虑。,7 斜式30电机水泵结构及新技术的应用,7.1 斜式30电机、水泵的结构特点,电动机的结构特点及绝缘处理,电机内部结构为,开敞式长机座,端盖式滚动轴承结构，在电机的传动轴伸端，设计有能够良好地定中心。电机轴伸端所采用的轴向止推滚珠轴承。,定子线圈绕组采用,F级绝缘,，线圈主绝缘采用多层半叠包粉云母带结构。定子绕组嵌线后，整个定子按工艺规定进行了真空压力无溶剂整浸VPI绝缘处理技术，,泵房机组,水泵的结构特点,该泵的泵轴线与水平夹角成,30,倾斜安装。,固定部分为,进水锥管段,、,叶轮外壳段,、,出水导叶圈段,、,出水弯管段,组成水泵外壳体。,转动部分由,前锥头,、,叶轮,、,泵轴,组成。,水导轴承座由导叶圈支承，滚珠轴承及推力轴承座箱设在出水管段的填料槽外侧。,水导轴承为巴氏合金瓦，油脂润滑。,滚珠轴承和推力轴承均为进口的,SKF,型原装轴承，轴承箱内注稀油润滑。,该泵效率高、扬程低、流量大、安装较立式泵简单。,7.2 新技术新设备的应用,7.2.1 MP膜(薄)片联轴器的应用,安装位置,：安装在水泵轴端与电动机轴端之间，两轴端距离800mm的空位上。,最大特点：,它是一种全金属刚挠性联轴器，既能满足径向传递扭矩的刚性作用，又能补偿角向等位移的挠性作用。,7.2.2 半圆型(球面)水导轴承座的应用,水泵水导轴承采用,金属轴瓦,（后改为新型的,FZB03,复合塑料代替）加注,干油,（即润滑脂）的形式。,半圆型,(,球面,),水导轴瓦支座可绕垂直泵轴线的轴瓦座中心轴微量转动，这对轴承的磨合刮瓦和安装带来了极大的方便。,轴瓦座在轴瓦两端分别装有两道橡胶油封封油，一道油封封水，以防止或减少干油的外出和水渗进油滑面。,轴瓦的中间设有一道油槽，油槽经一油孔引出泵体外接管加油，由电动供油系统按时按量加油。,7.2.3 LZK-3A型可控硅励磁装置的应用,本站同步电动机的励磁装置选用,LZK-3A型同步电动机可硅励磁装置,。,主电路采用无续流二极管的,新型三相桥式半控整流电路,及先进成熟的,自冷式双面热管散热技术,，取消了冷却风机，使用寿命长，运行噪声极低；,装置以新颖的励磁调节器为控制核心，可任意设定为闭环可调的恒功率因数、恒电流、恒电压或恒触发角度运行方式，且四种运行方式自动跟踪工作点，可实现无扰动切换；,装置启动控制回路具有良好的异步驱动特性。,装置具有完善可靠的带励失步、失励失步保护系统。,装置采用菜单按键设定、调整励磁参数和选择励磁方式。,装置控制回路以可编程序控制器,PLC,为控制核心，线路简洁可靠。,迳口电排二站的自动化系统取消常规的电气控制，完全参考“无人值班、少人值守”的要求进行规划设计，综合利用自动化控制、微机保护、图像监视和计算机网络、通信技术，建立先进的自动化监视和控制系统。,7.2.4 自动化监测控制系统的应用,7.2.5 泵站限流防雷装置的设计与应用,斜式轴流泵站的防雷、接地（即安全接地、保护接地、接零等）按规范要求接地电阻小于1欧，雷击放电电流尽量小一些为好，尤其是自动化系统的防雷、接地的要求更高。为此我们采取一些措施：,增大接地体的体积，减少接地电阻值。,接联所有的临水机的金属埋件与整体接地系统接通，大大地增强接地对水体的放电能力，平衡放电电位差值。,利用泵站厂房的底板、墩墙、柱梁、天顶平面的钢筋联成网系统，而且保证足够的导电截面，减少电阻值。,在厂房顶安装AR 型限流避雷针（半导体材料），限制雷电的峰值放电电流,使雷击过电压时的电压峰值大大地降低。,这些措施实施限制了雷击电流，增大了接地放电块体，减少了接地电阻，平衡和减低接地放电电压，有效地保护了机电、电子设备和自动化监控系统。,8 建设中的改进内容,顺德区乐从镇迳口二站工程,于2002年10月开工，2003年10月试车，200年己投入排涝运行。,泵站外貌,泵站前池,泵站出水口,建设过程中所做的改进内容：,泵站接地系统的改进,将传统的接地系统的接地电极改为用基础管桩内构造钢筋连接为接地电极，管桩长而多，只需要把各桩头钢筋连接起来，再连接钢板桩闸门槽埋件，形成较大的接地体。,无障碍迥转式清污机的选用,由于前面不设计栏污栅，流量较大，引河带来杂物较多，加上清污机的宽度较宽(6.8米)，是我区己装清污机最大的站之一，按照设计图选用刚度较大档次的清污机型，选用,28A工字钢和28B槽钢档次,；选用隐蔽型(专利)的电动机减速装置，配4千瓦电动机；其它件按照该档次配选。从结构和型式来说，是目前顺德较先进、牢实、运行安全、可靠的清污机。,自动供油系统,本泵站的供油系统，选用先进的双线制供油原理， 供油系统装有二台电动干油泵.干油过滤器（GGQ型）、给油器（SGQ-13）、压力操纵阀（YAF-10）、电磁换向阀（DF型）以及电控箱等组成，可按时按量自动加油。该供油系统可调整压力的高低，供油时间的长短，供油量的大小，灵活方便。,水泵水中轴承的选用,新建站的水中轴承选用改进型的弹性金属塑料瓦（FZB03型复合材料轴瓦），第一次在联安泵站应用一台，已经运行了七年了，效果很好，该瓦的优点是不需要刮瓦，耐磨性能较好。,泵外壳中开面在一条直线上，方便安装维修。,改进推力轴瓦箱的设计制造,，要满足安装维修的方便，安全可靠。,填料密封装置的改进，填料的改换较优质的材料,。,选用国际名牌的密封圈,前后导水弹头的形状设计,遥控检测励磁装置的灭磁电阻,9 与国内同类泵站的性能比较,根据国内外查新：目前“尚未见有与本课题查新点相同的文献报道。”经过6年来，上千台时的运行，排水已达数亿立方米，主要性能在于：,（1）,安装检修方便,：电机与水泵不在同一立面，不用挪动电机就能拆卸水泵，安装检修就变得十分方便，特别是运行过程出现故障要紧急抢修水泵，可以减少一半的工作量。,（2）,水流平稳，效率提高,：斜式布置，水流可以直接进入水泵叶轮，减少了拐弯，弯曲半径也增加，流速分布更加均匀，水流平稳。既提高了效率又改善运行稳定性，经现场测试，效率达到67%，提高效率12个百分点，流量也比设计提高15%，振动也明显减少。,（3）,开挖量减少,：由于流道中心与叶轮轴线一致，开挖只要满足叶轮的淹没就可以，立式泵的底板一般在叶轮中心两倍直径以下，要挖得很深，以1.8米的泵为例，如果立式泵要挖至-5.8米，而斜式只需到-3.5米，土方开挖减少14%，填方减少10%，既减少造价，运行时又不易淤积。,（4）,基础应力变得更加均匀,：电机和水泵是分开压在基础底板上的，不象立式那样集中压在一处，基础最大压应力由原来的82.5kPa减少到62.61kPa，压应力不均匀系数可从1.5减少到1.09，从而减轻了基础处理的难度，日后也不易发生不均匀沉陷。,10 斜30,轴流泵站研究成果的说明,10.1 装置效率,斜,30,轴流泵站的装置效率明显高于立式轴流泵站的装置效率,已测的几个斜式,30,轴流泵站的装置效率一般在,60%67.4%,。,10.2 主要优点,斜,30,轴流泵站水泵与机电分离的产品，电机设计整体斜装，结构紧凑，消耗金属材料少；电机斜式起吊，降低了泵站地面建筑高度，,起吊高度,低，可以降低泵站厂房的高度，大大简化泵站的水工建筑结构。泵站开挖浅，,减少工程量,，,减少造价,，给施工带来很大的方便。,10.3 机组设计方案合理，安装维修管理方便,水泵、电机分别单独安装，水泵不需求水平垂直同心摆度、简化了安装程序，电机整体运输启吊安装，电机与水泵联接采用薄片联轴器，能自动调整摆度和同心的误差，减少间接传动的损失。机组维修时只需加油，不需拆装，水泵只需要拆两个盖和外壳即可大修，安装检修、维护管理极为方便。,10.4 进出水流道设计,斜30泵站进水流道采用,肘型,的原理进行设计，用立体收缩的设放，转变半径的增大，在出口流道增加设计30导流装置，使进、出水流道水流平顺损失小，机组运行平稳，装置效率高，实测泵站装置效达到67%，超过了部颁标准。,10.5 水中轴承总成的结构设计,水中轴承总成的结构设计合理、先进，引进国外技术方案，结合斜30的具体情况，采用半圆形（球面）的支座型式，可以自动消除安装精度误差，使水泵轴瓦面接触好，磨损小，采用改性型（新型的FZB03复合塑料）弹性金属塑料瓦，瓦面材料本身磨擦系数小，耐磨性好，使用寿命长。选用名牌优质密封圈，密封性好，防水性好。选用脂润滑，即使进水，也保持较好的润滑性能，增强了安全运行的可靠性。,10.6 自动供油及其辅机系统的设计,自动供油装置及其辅机系统的设计先进、可靠，自动供油装置、排水系统都可以闭环自动控制,同时也可以与上位机联系控制,清污机系统与主机开机联动,也受上位机控制。系统运行可靠。,10.7 其它方面的新技术,其它方面的新技术还有:MP薄(膜)片弹性联轴器引进应用；改进推力轴瓦箱的设计制造；填料密封装置的改进；水中轴承的密封问题,是水泵安全运行的关键，选用的NOK牌油封圈,增加了密封可靠性；遥控检查励磁装置的灭磁电阻,增强了自动化集成控制的可靠保证；泵站限流防雷装置系统的设计与应用（带AP限流避雷针）等技术的应用，使成果更臻完善。,11 现场测试,现以顺德市乐从镇迳口二站为例，对斜式30轴流泵站进行现场测试，其测试结果如下：,测试结果表明：四台机组性能均衡，抽水流量均大于,8.1 m3/s,，测试严格按照,泵站现场测试规程,(SDl40-85),中的要求进行，各参数的测量及计算精度均达到规程中的,C,级精度标准要求，具有较高的测量精度，测量结果有效，有关成果可以作为泵站今后运行管理中的技术依据。,现场检测使用的测量设备及其误差符合要求。,单台机组流量,12.5m3/s,，装置效率均超过,65.0%,。,实测工况显示：,3#,机组的装置效率最高（,67.4%,）、,1#,机的装置效率为最低（,66.4%,）,水泵机组的性能指标达到该工程的要求。,12 推广应用前景与措施,（1）应用前景,珠江三角洲,地势低洼，排水扬程大多为,1,3,米,外江水位变化非常频繁,现有的水泵，高效区一般在37米，泵段从叶轮中心到出水口就有34米，出口高程比外河水位高，造成较大的水头损失。,由于水位的经常变化，无法在高效范围运行，泵站的效率不能提高，新建的低扬程泵站效率一般低于50%，能源浪费很大。,三角洲冲积平原是软弱地基，承载力常常只达几十,kPa,基础差，开挖和处理困难，不仅造价很高，装置效率也难以提高,斜,30,轴流泵站具有进出水条件好、损失小、效率高、气浊性能好、运行稳定、流量大等优点，适合,扬程较低的平原湖区排涝,之用。,全省,计划“十一五”期间兴建和改造40万千瓦的排水泵站，并需要在57个城市新建一大批排涝工程，斜式布置在这些地方是大有用武之地。,就,全国,而言，长江三角洲地区、洞庭湖流域地区、杭嘉湖流域地区、环渤海湾地区、松辽平原地区建防洪排涝泵站， 都十分适合使用斜式布置作为排涝重要设备，应用前景非常宽广。,（2）主要措施,进一步深入开展科学研究工作，把已建成的泵站作为实物标准，运转中积累更多的运行经验和数据。,进行进、出水流道的研究，进水池形状、间距、淹没深度等决定水泵进流流态；出水的导叶剩余环量旋流直接影响水泵效率。流道优化的目的是使流道内无涡流及其它不良流态，出口断面的流速分布尽可能均匀、水流方向尽可能垂直于出口断面，流道水力损失尽可能小，以进一步提高效率。,要把计算机监测保护和控制提高到一个新的水平，进行自动化无人值守泵站控制系统的设计和实践，建立了一个以,PLC,可编程控制器为核心的主令控制型无人值守水泵站，今后逐步在同一涝区的多级泵站内实现计算机控制联合自动调度。,课题组应抓紧系列化工作，以适应不同地区的使用需要。,加强对本项目产品优越性的宣传，在泵站改造工程中得到更多的推广应用，争取在全国大型泵站更新改造“十一五”泵站规划中大力推广使用。,谢谢！,