1、大型轴流泵机组结构大型轴流泵机组结构 n大型轴流泵发展大型轴流泵发展n大型轴流泵构造大型轴流泵构造一、大型轴流泵的发展一、大型轴流泵的发展n我国自1960年兴建第一座大型泵站江都排灌站第一抽水站以来，至70年代的10年间，大型泵站建设达到了一个高潮，湖北、湖南、江苏、安徽、广东、江西、山西、山东等省均建成了数十座大型泵站。n随着经济和社会的发展，上世纪90年代又兴起了大型泵站建设的新高潮，这些地区的泵站以低扬程为主，在区域性抗旱排涝，跨流域调水，保障人民生命财产安全和国民经济的持续发展中发挥了关键作用。n大型水泵机组与中小型水泵机组相比，具有效率高，占地小，作用大，可靠性好，管理方便等优点。n
2、由于大型泵站的兴建，基本做到了“遇涝排水，遇旱送水”，有力地保证了农业稳产、高产，同时对城市给水、工业用水，以及航运事业等也有重要作用。平面S 型立式斜式灯泡贯流式n目前我国最大的轴流泵安装在江苏省淮安抽水站二站，叶轮直径为4.5 m，单泵流量65 m3/s，单机功率为5000 kW。n最大的混流泵安装在江苏省皂河抽水站，叶轮直径为5.7 m，单泵流量97.5 m3/s，单机功率7000 kW。大型水泵机组的应用南水北调东线工程简介n江苏省江水北调工程始建于1960年，工程建成后大大改善了苏北地区的用水问题。南水北调东线工程是在江水北调工程的基础上扩大规模和向北延伸。n东线从长江下游扬州附近抽
3、引江水，利用京杭大运河及与其平行的河道为输水干线和分干线，逐级提水北上，连通洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖作为调蓄水库，在山东省位山附近通过隧洞穿过黄河后自流到天津。输水主干线全长1156 km。输水渠道的90%可利用现有的河道和湖泊。东线工程全线最高处在东平湖的蓄水位高于长江水位约40 m。n黄河以南建13个梯级，新（扩）建51座泵站，总扬程65 m。东线工程主要供水范围分为黄河以南、山东半岛和黄河以北三片，主要供水目标是补充天津、河北、山东（含山东半岛）、江苏、安徽等输水沿线城市生活、环境和工业用水，并适当兼顾农业和其它用水。宝应站江都站二、大型轴流泵结构 n立式泵机组具有占地面积小、水泵
4、轴承荷载小、可靠性高、电机通风散条件好、不易受潮湿、机组安装检修方便等优点，各方面技术比较成熟，目前应用最多。n弯管式轴流泵：出水弯管用铸铁制成；圬工式轴流泵：采用钢筋混凝土制成；泵井式轴流泵：泵体全部装在钢筋混凝土井筒内。n由于泵体结构型式不同，其安装方法也各不相同。1.弯管式轴流泵结构 n我国1.6 m弯管式轴流泵发展最早，是由中小型ZLB系列轴流泵放大而来，目前装机台数最多，约占大型泵总数的70。n本节主要以64ZLB-50和16CJ-80两种水泵介绍弯管式水泵的结构，前一种水泵为半调节，后一种水泵为机械式运行全调节。n泵体固定部分主要由与混凝土进水流道相接的下底座、套管、压环、叶轮外壳
5、导叶体、中间接管、大弯管（60）、小弯管（30）、套管、压环和与混凝土出水管相接的上底座等部件组成。n泵体转动部分主要有泵轴(包括短轴或调节轴)和叶轮(包括轮毂和45张叶片)组成。n泵体固定部分的重量大部分通过中间接管的两个支臂传递到钢筋混凝土泵墩上，出口端的部分重量搁支在混凝土出水流道进口；n在30小弯管上，还装有吊环花兰螺丝，把部分重量悬挂在电机次梁上。n水泵轴与电机轴用刚性联轴器联接；n16CJ-80型泵的联轴器之间还装有调节轴，用差动齿轮调节器调节叶片，泵轴径向靠两只橡胶轴承支承，在大弯管上的称上橡胶轴承，在导叶体中间的称下橡胶轴承，根据情况，如果河水水质较好，轴承可以采用河水润滑，
6、如果水质较差，增加密封结构，压力清水润滑。n现大多数机械式全调节水泵，都将调节变速机构设置在电机的顶部，非金属水泵导轴承改用聚铵酯或P23酚醛塑料、F102塑料等抗磨性能较好的材料。一、伸缩节n伸缩节由底座、套管、压环组合而成n底座上口为填料涵，套管放入可自由伸缩，套管与底座之间放46道油浸石棉盘根，上面用压环压紧，供补偿泵壳由于制造、安装、热变形所引起的轴向位移和基础误差，n检修时，先落下套管，使叶轮外壳便于拆装。二、叶轮64ZLB-50型轴流泵n叶片为半调节式；n如工况发生变化需调节角度时，可卸下叶轮，松开紧固螺母，转动叶片，使基准线对准轮毂上所要求的角度线上，然后拧紧紧固螺母，装好叶轮。
7、n64ZLB-50轴流泵叶轮与泵轴用锥轴大螺母联接，拼帽螺母锁紧，用键传递扭矩。16CJ-80型轴流泵叶轮n全调节n机械调节过程：n利用泵轴顶上的差动齿轮调节器，通过泵轴中的长操作杆，带动操作架作上下移动，n操作架带动耳柄使叶片根部的转臂转动，从而带动叶片转动，n当长操作杆向上移动时，叶片向正角度方向转动，n向下移动时，叶片向负角度方向转动。n叶片与轮毂的密封靠叶片根部轮毂内的压力弹簧，压紧“入”形密封橡胶圈，圈外再以对开形压环螺丝压紧在轮毂体上，从而使叶片根部不漏油。叶片轴上的转臂用键来防止径向位移，转臂两端用铜套轴承支承在轮毂体内，而转臂又用卡环压紧在轮毂体上，保证叶片在高速旋转时，不因离
8、心力的作用而拨出。n叶轮内的操作杆与泵轴内的长操作杆用套筒螺母连接，以便于叶轮可单独分开运输，整个操作杆孔及叶轮内腔，运转时均充满低压透平油，以利于润滑、防锈及叶片根部的密封，同时亦可降低零件的加工精度和装配要求。n16CJ-80轴流泵叶轮与泵轴用法兰联接，在法兰的止口处设有密封橡胶绳止漏，同时在法兰圆周上每间隔120设一个圆柱销，以传递扭矩切向力；叶轮底盖止口上用密封橡胶绳止漏，中间设有放油孔，检查时可打开放油塞，将叶轮及泵轴内的透平油全部排空，以便于解体检修，如图2-2所示。三、叶轮外壳n叶轮外壳为球形壳体，以便使球形叶片在内作任意调角时，保持叶片间隙不变。n为了拆装方便，常做成立面分半式
9、在分半的连接面上垫有0.2mm的青壳纸止漏，用螺栓联接，用定位销固定。n叶轮外壳的上下直段，设有联接法兰面，上下面均为凹止口，与导叶体及套管的凸止口相接，止口内放10橡胶绳作止漏用。叶轮外壳上下面凹止口便于安装检修时单独拆开。四、导叶体n导叶体为整体式铸铁件，中间设下导轴承轴窝，根据水泵型号的不同，在外壳与轴窝之间铸有48张导叶片。n导叶体呈上口大、下口小的圆锥形n在轴窝的上口装有分半式导水圈及导水锥。设计制造时，要求外壳与轴窝的同轴度不超过0.08mm，轴窝本身的垂直度不超过0.02 mm，与轴线的同轴度不超过0.05 mm。五、中间接管n中间接管为整体式铸铁件，它是泵体固定部分的基础，n
10、上面支承着大弯管及30小弯管等部件，下面悬挂着导叶体、叶轮外壳及套管；两臂支承在钢筋混凝土泵墩上，支臂上设有圆孔，供穿钢管吊装叶轮用；n臂端下面装有基础板，就位时放在泵墩基础混凝土的调整垫铁上，基础板用三只地脚螺栓与泵墩混凝土连接。六、大弯管n60大弯管为整体式铸铁件，上口法兰与30小弯管相接，下口法兰支承在中间接管上，大弯管顶部设有上导轴承轴窝，供安装上导轴承及填料压盖用。七、泵轴n泵轴用锻钢制成，半调节式叶轮用实心轴。全调节式叶轮用空心轴，内设长操作杆与叶轮操作杆相连。泵轴上端设刚性联轴器与电机轴相连，下端设法兰与轮毂顶相连。n泵轴在上下导轴承和填料密封位置处设有不锈钢套或喷镀不锈钢层，以
11、防泵轴的锈蚀和磨损。八、水润滑橡胶轴承n橡胶轴承的轴承体为分半式铸铁件，在轴承体内胶合一层橡胶衬，上面开有46条过水润滑水槽，轴承体上端为法兰面，可用螺栓及销钉固定在轴窝面上。清水润滑轴承上部有水箱，与供水系统相连，以便进压力清水润滑和冷却轴承。n大弯管顶上的上导轴承、水箱密封靠填料涵，内装34道方形油浸石棉盘根，用分半式压盖压紧。在导叶体中的下橡胶轴承，因四周有水，通常采用密封性能好的平板橡皮水密封装置。圬工式轴流泵结构 n圬工式轴流泵由于消耗金属材料少、结构简单，故应用较广。水泵口径有2.8m、3.0m、4.0m、4.5m几种，其中2.8m安装台数最多，故以此为例，作扼要介绍。n与弯管式轴
12、流泵主要不同n出水弯管不是金属管道，而是采用钢筋混凝土与出水流道现场同时浇铸；n水泵内只设有导叶体内一只导轴承n下底座内设有前导叶n叶轮一般采用油压全调节方式。一、底座n底座为泵体基础，中间有6张直前导叶，用以改善叶轮进流流态，中部为前导水锥，安装时用来支承叶轮用。n管壁四周设8块基础板，下有调整螺钉，供安装时调整高程和水平用。底座下半部埋设在进水流道二期混凝土中，上半部露出混凝土面。二、叶轮外壳n叶轮外壳为分半式结构，与叶片的设计间隙为3.54.5mm，顶部与导叶体之间设有20mm的轴向间隙，导叶体下部插入叶轮外壳，径向间隙很小。n该结构起到伸缩节的作用。安装时内放调整螺钉及垫铁，供临时支承
13、导叶体用，安装后拆除调整螺钉和垫铁，轴向间隙用油泥封堵，以防漏水。三、导叶体n导叶体为整体式部件，上部埋入钢筋混凝土的出水弯管内，并用衬圈及连接螺栓固定，导叶体内设6张导叶片，中间为油轴承或水轴承窝。n在泵轴伸出混凝土的出水弯管处，设有填料密封止水装置。四、叶轮n叶轮由轮毂及4张叶片组成，顶部为活塞式接力器，靠压力油使活塞上下运动，从而带动操作杆使叶片调角。活塞上下行程为110mm，叶片的可调范围为-6+8，所供的最大油压为1.45 MPa，整个操作机构均浸没在润滑油中。五、泵轴n泵轴为空心轴，上法兰与电机轴连接，下法兰与叶轮连接，在轴承轴颈与填料密封处，均焊有8mm厚的不锈钢套，轴内为下操作
14、油管，下端与接力器活塞相连，上端与中操作油管连接。运行时，当内油管中的压力油进入活塞下腔时，活塞上升使叶片向正角度方向转动，当下操作油管外与空心轴之间的压力油进入活塞上腔时，活塞下降，叶片向负角度方向转动。n 泵轴联轴器下两侧装有漏油管，当叶轮腔内的压力油超过0.17 MPa时，油便沿着漏油管中的一根流入受油器，再回到储油箱。当叶轮内部需要检修排油时，只需将一根漏油管接通压缩空气，另一根漏油管便可把油全部排至储油箱内。n泵轴在安装中做油压试验时，用2 MPa油压历时5 min，主轴内腔的油不得经各接头处往外渗漏，但允许有间断滴漏现象存在。泵井式轴流泵结构 n泵井式轴流泵是指泵体固定部件装在钢筋
15、混凝土井筒内，由泵盖和井筒组成弯管，口径有2 m、3.1 m的两种。由于3.1 m轴流泵经多次改进，结构性能好，抗汽蚀性强，水泵效率高，应用最广。一、泵体固定部件n泵体固定部件自下而上由底座、接管、进水锥管、压圈、叶轮外壳、导叶体、泵座、导形管、泵盖、上盖、泵轴护管等部件组成n与圬工式轴流泵一样，只在导叶体内设一只导轴承，叶轮下部插入进水锥管内，两部件法兰具有较大轴向间隙，其径向用对开型压圈压装石棉填料密封，组成伸缩节。n底座、泵座、上座、接管均埋设在混凝土内，承受着泵体固定部件的重量。n上盖中间设填料密封装置，以便于拆装叶轮外壳由四瓣组成。进水锥管、泵座、上座均为分半式结构。n导叶体中的水导
16、轴承采用油轴承，水封用端面密封，动环为钨钢端面，静环为硬质橡胶或塑料端面，静环上面为固定座，通过静环本身重量加上弹簧压力，使动静环之间端面紧密接触，阻止漏水。n油轴承为分半式结构，表面瓦衬为锡基轴承合金，轴承上面为上油箱及油箱盖，下面为转动油盆。二、泵体转动部件n（1）泵轴为空心轴，空心部位装有分隔两层的操作油管，用于输送压力油以调节叶片。中间称内油管，与叶轮上部接力器活塞下腔连通；外层称外油管，与接力器上腔相连。n（2）叶轮由轮毂和四张叶片及其调节机构组成。接力器活塞在中间时，叶片在0，如上升40 mm，叶片可调到+6，下降66.5 mm，叶片可调到-10。叶片调节可用手动或伺服电机远距离操作，操作油压为1.8 MPa，最高油压不得超过2.0 MPa，最低油压不得低于1.4 MPa。采用系统用油，油质应符合标准。
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