泵站充水消涡装置应用浅析

李亚奇，胡秀华，王春堂

（1.山东农业大学水利土木工程学院，山东 泰安 271018；2.泰安市水利局，山东 泰安 271000）

泵站工程在国民经济建设中发挥着越来越重要的作用，水泵已经广泛应用在国民经济建设各部门以及城乡居民的日常生活中。在一些小型泵站中，采用人工方式为水泵充水，通常的做法是在水泵进水管进水口处安装底阀来实现。由于底阀处水头损失较大，降低了泵站运行效率，有时会出现底阀关闭不严或无法关闭的现象，致使底阀漏水，不能完成水泵充水的需要。

1 消涡装置组成

为减小水泵底阀带来的能量损失，消除进水池中各涡流，稳定水流状态，使水泵获得很好的进水条件，提升泵站运行效率.研究设计了水泵充水消涡装置，以期解决上述问题。

如图1 所示，泵站充水消涡装置包括水泵进水管、堵阀、进水池池底、桁架槽、横梁、斜梁、纵梁、套环、浮板、螺杆、支架、螺母、进水池后墙等。

图1 装置构成

水泵进水管按泵站设计要求固定在进水池后墙上；堵阀为一与水泵进水管相吻合的近似锥形的构件，可由具有一定弹性和一定刚性的材料做成，要求质量要小，螺杆移动时，可通过桁架带动堵阀上、下移动，堵阀布置在进水管进水口正下方，当堵阀向上移动时，可以将进水管进水口堵住，水泵内灌水时，可以阻止水沿着水泵进水管进水口流入进水池内，以完成为水泵充水的任务；桁架是用于固定堵阀的杆件结构，可采用具有一定强度和刚度的材料（如金属材料、合金材料等）做成，要求工作过程中，桁架不产生变形，并做好防锈工作，桁架由横梁、斜梁及纵梁构成一个稳定的杆件结构，桁架的纵梁与螺杆刚性连接，堵阀通过桁架固定在螺杆上。

桁架槽布置在水泵进水管下方的进水池池底上，在浇注进水池池底时浇注完成，其深度、宽度以能使桁架放入，并能使堵阀底部刚好与进水池池底紧密接触为宜，当水泵充水正常启动后，桁架底部的横梁就可以放置在桁架槽内。

螺母固定在支架上，采用金属材料制成，并能很好地与螺杆吻合，以控制螺杆的上、下行动，可根据工程实际分别采用电动螺母、手动螺母或既可电动又能手动的方式；螺杆采用金属材料制成，并应做好防锈处理，通过螺纹固定在螺母上，当螺母旋转时，螺杆可以沿地面铅直方向上、下移动，以控制堵阀的上、下移动，完成封堵进水管进水口的作用。

支架采用金属材料制成，用锚杆固定在进水池池顶位置的池壁上；浮板是一块能漂浮在水面上的板状消涡板，可采用轻于水的材料制成，布设在水泵进水管与进水池后墙之间，浮板通过套环与桁架的纵梁相连，使浮板可以漂浮在水面上，随着进水池中水位的升降而自由升降，由于纵梁和套环特殊形状，使得浮板不能绕着纵梁转动。

2 工作原理

当水泵工作时，首先关闭水泵出水管上的闸阀，再转动螺母，使螺杆上移，螺杆通过桁架带动堵阀上移，直至将水泵进水管进水口全部堵上。通过水泵最顶端的灌水孔向水泵内灌水，在重力作用下，灌入水泵的水会流入到水泵进水管，由于堵阀的封堵作用，进入水泵进水管的水，就不会流到进水池内，而是一直储存在水泵进水管内，同时进水管及水泵中的气体由水泵灌水孔排入大气中，当灌入水泵一定水量时，水就会逐渐充满水泵进水管、水泵内腔及闸阀前的一段水泵出水管内，水泵进水管、水泵内腔及闸阀前的一段水泵出水管内的气体全部排入大气中，完成水泵充水的要求。水泵充水完成后，即可封堵住水泵灌水孔，可正常启动水泵。

当水泵正常启动后，再通过反向转动螺母，使螺杆下移，直至桁架的横梁进入到进水池底的桁架槽内。此时，进水管直接与进水池中的水源相通，然后可缓慢地打开闸阀，水泵可进行正常工作。当下次水泵再启动时，重复上述过程，完成水泵充水的要求。

如果水泵出水管上设置有逆止阀或闸阀，则当第一次工作完成后，会在出水管内储存着一定量的水量，则水泵充水时可以先将堵阀上移，将进水管进水口封堵住，再将出水管中的水倒灌进水泵内腔和进水管内，也可以完成水泵充水的要求；以后的水泵充水，可按上述步骤完成。

当堵阀下降到最低点时，由于堵阀正好处在进水管进水口正下方，堵阀底部与进水池池底紧密接触，被固定在进水池池底上，堵阀刚好起到消除进水池附底涡的作用，稳定进水池水流状态。所以，堵阀既可以当作水泵充水设备使用，也可以当作消除进水池附底涡的设备使用。处在水中的螺杆及桁架的纵梁，靠近进水池的后墙，可以很好地消除附壁涡的产生。浮板布设在水泵进水管与后墙之间的水面上，可很好地消除表面涡。通过浮板、堵阀及桁架，防止进水池中表面涡、附壁涡及附底涡的产生。

3 装置特点

该泵站充水消涡装置，通过螺杆运动，带动桁架上、下移动，从而带动堵阀上、下移动，完成水泵充水的任务，而浮板一直漂浮在水面上，具有以下优点：

1）可以取消水泵底阀，将进水管口做成喇叭口状，也可完成水泵充水的作用，在很大程度上减少底阀处能量损失，提高泵站运行效率。

2）结构简单，可以替代真空泵充水系统、真空水箱充水系统、水上式底阀充水系统等，投资省，使用灵活方便。

3）该泵站充水消涡装置消除了附底涡、附壁涡和表面涡的产生，保障了进水池稳定流水状态，为水泵提供良好的工作状态。

4 结 语

该泵站充水消涡装置的研究，既能去掉水泵底阀，省去了真空泵抽气系统，解决了水泵底阀带来的能量损失问题，又能有效地防止表面涡及水中涡的产生，稳定水流状态，提高泵站运行效率，使用方便、灵活，较好地满足了运行需求。