王孟桢，张凤怡

（河南省豫东水利工程管理局三义寨分局，河南 兰考 475300）

1 三义寨抗旱应急泵站工程概况

1.1 工程规模

泵站属浮坞式取水泵站，设计流量15 m3/s，总装机流量18 m3/s，工程规模为中型，等别为Ⅲ等，对应建筑物级别为3级，临时建筑物级别为5级。永久性占地2.88 hm3。总投资4600多万元。工程设计使用年限为30年。年设计提水量17 496万m3。

1.2 泵站主要建筑物

如图1所示，泵站进水池（簸箕形）底宽36 m，喇叭口（进水口）长边143.20 m，短边86 m，深10 m，喇叭口正对黄河主河床（设计抽水扬程5.60～6.80 m）；出水池长90 m，净宽5 m，净高4 m；辅助工程设防冲石笼一道，进站道路为混凝土硬化道路，宽5 m，长433.30 m，抛石护坡厚1 m，长210 m。

图1 泵站平面布置简图

1.3 泵站主要机电设备

泵船2 艘，单艘船体长40 m，宽10 m；供电设备由2 台SCB13-干式变压器组成，分设于2艘泵船；水泵及配套电机各12 台。水泵额定流量1.50 m3/s，额定扬程8.25 m，水泵为注清水式轴流泵，泵体总高4.69 m；电机额定功率180 kW，机体高度1.40 m；辅助设备，进水管和出水管各12根钢管，直径700 mm，出水管总长33.60 m（含两段软连接）；自动控制系统由1 个中央监控主站和12个现场监控站组成。

2 水泵结构和工作原理

2.1 水泵结构

水泵外部自下而上有六部分组成：水面以下有滤网、进水喇叭口、进水管（导叶体）三部分和水面以上有出水管、泵轴与电机连接及电机三部分；水泵内部结构为叶轮、连接叶轮与电机主轴（长2.70 m）及上下2个固定轴承（属胶套轴承），整个主轴贯穿进水喇叭口、进水管（导叶体）、出水管并与电机连接，详见图2。

图2 泵站布置侧面简图

2.2 工作原理

河水经滤网进入进水喇叭口，通过进水喇叭口内叶轮旋转将水提起，经水泵导叶体入进水管，再到出水管后入出水渠。叶轮上方有1 个胶套轴承固定主轴，淹没在浑水中；出水管顶端也有1个胶套轴承固定主轴，上端有石棉绠填充封闭以免浑水从出水管冒出，同时有不低于2个大气压的清水由上方注入胶套轴承与主轴之间（属外部自来水导入压力罐后向水泵注清水），起润滑和降温作用；泵轴与电机连接由1个钢珠轴承固定主轴，固定轴承浸没于润滑油中。

3 泵站运行与管理

3.1 河势变化

工程于2019 年5 月开工建设，12 月主体工程完工。2020年1月进行了短时间试抽水（2 d）。当时黄河主流远离泵站超1 km，进入进水池的水是泵站下游2～3 km 处的“回头水”，经途中沉淀后全是清水。2020 年7 月黄河主汛期来临，经超4800 m3/s 流量洪水后黄河主流发生特大变化，主流与泵站进水池连为一体，黄河水携带泥沙、杂物进入泵站进水池。汛期结束后，河水降落，泵船搁浅，黄河主流贴近泵站进水口。

3.2 泵站运行与管理

应灌区应急用水需求，泵站2020 年12 月至2021 年4 月底陆续向灌区3 次抽水约3900 万m3，水泵交替工作，交替维修，每台水泵平均累计运行约605 h，每台泵平均累计运行200 h需维修一次，主要为主轴、橡胶轴承、叶轮损毁，泵体震动严重；噪音过大，抽水量锐减，被迫停水维修，主要为更换主轴、橡胶轴承、叶轮等配件。

4 存在问题与探索

4.1 进水池淤积问题

4.1.1 存在问题

由于设计及建设阶段黄河主流距离进水池入口较远，未着重考虑进水池泥沙淤积问题。之后主流偏移至大河右岸与进水池相连，进水池淤积严重、快速，泵站7-10 d运行后不得不停泵清淤。

4.1.2 处理措施

一是在进水池口构筑临时土围堰缩小进水口宽度，使进水池与大河相对独立，并在进水口设置拦污栅。经计算，在设计取水位高程范围内，进水口宽度预留为20～26 m可满足泵站设计取水流量；二是采用绞吸式挖泥船等机械在进水池酌情不间断清淤；三是在围堰进水口及船体周围人工打捞漂浮杂物。

4.2 停泵时出水管水垂效应

4.2.1 存在问题

水泵关停时出水管发生较强水垂效应，瞬间回流致使叶轮迅速反转，对泵体各部件冲击大，原设计安装在泵体与出水管链接处的电子蝶阀未起作用。

4.2.2 探索措施

将电子蝶阀拆除，在出水管口安装专用止水拍门以减小水泵关停时由于水垂效应较强对泵体产生强大冲击力，效果显著。

4.3 主轴与胶套轴承严重磨损问题

4.3.1 存在问题

水泵正常运行必须达到水平状态，允许倾斜度为2°。船体倾斜度受开启水泵数量、单个水泵出水量等因素影响。该泵船上未设置自动调平系统，运行过程中船体倾斜度2°以内难以把握和随时自动调节，主轴与胶套轴承之间产生摩擦难以控制。出水管顶端胶套轴承与上部主轴和电机固定连接处距离较近且有清水注入，磨损轻微；叶轮上方胶套轴承距上端固定连接处较远（约2.30 m），且淹没于浑水中，黄河水携带大量泥沙（其中含有铁砂），水泵略有倾斜，磨损严重，运行1周左右便出现偏磨，噪音、震动过大，进而导致叶轮边沿与导流体磨损，抽水量锐减。

4.3.2 处理措施

对叶轮上方胶套轴承进行注清水试改。试改后的2 台水泵经2022年元月为期29d抽水检验，效果改善明显，没有出现偏磨、震动过大现象。

4.4 维修过程复杂、成本高，且水泵运行受自来水供给的制约

4.4.1 存在问题

2021 年试运行三次抽水累计3900 万m3，中间停水原因均为维修水泵。为保证水泵正常运行，阻断泥沙进入主轴和橡胶轴承之间，同时起到润滑和降温作用，须有不低于2 个大气压的清水不停注入主轴及胶套轴承间隙。清水来源于附近自来水厂，水厂停水检修，泵站也被迫停水。且供清水系统压力罐、送水管和球形阀门易冻裂。

4.4.2 处理措施

对技术含量不高的配件就近交予专业机械厂制作降低成本，在专业技术人员指导下拆卸组装。并自备清水水源，对供清水系统压力罐、送水管和球形阀门包裹保温层。

5 完善解决问题的思考

进水池入口设固定围堰，堰顶高程至少为百年一遇洪水水位，围堰进水口设置拦污栅。汛期将进水口封堵，阻断黄河水进入进水池，确保泵站度汛安全同时，减少进水池淤积。抽水前清理进水口、修整拦污栅保证进水量足顺畅。

水泵采用潜水轴流污水泵。在原设备基础上不改电力供应、不改出水设施，在原水泵位置安装上口封闭圆柱体水箱，水箱内放置等额定流量、等额定扬程、等额定功率潜水轴流污水泵。

2021年4月至2022年3月泵站试用1台潜水轴流污水泵，共启用3 次抽水，累计昼夜不间断运行51 d，无检修，无维修，效果良好。

6 结论

引黄灌区浮坞式取水泵站的建设与管理必须考虑黄河水含沙量较大和来水携带杂物等较多因素，建议措施如下：泵站与大河要相对独立，有条件可设引渠，将泥沙沉淀于途中，杂物拦截于池外。进水池入口不宜过宽，流速平稳下能满足取水流量即可。扬程较高泵站要注重解决出水管水垂反应的问题。选用水泵要与浮船相匹配，不宜选用主轴较长的轴流泵，最好选用潜水轴流污水泵。浮船上设置自动调平系统。