移动式水泵机组的选择和实用

鲁文辉

摘    要：移动式水泵机组在实际应用的过程中有着良好的应用效果，文章分析了对其的选择以及实际应用过程。

关键词：移动式;水泵机组;选择与应用

1   前言

移动式水泵机组在现实生产、生活中有着广泛的应用范围，因此实际设计的过程中其选择和应用也具有着重要的意义，文章就此展开分析。

2  有关背景

近年来，随着人口的不断增长，世界粮食问题日益突出，为了进一步提高农作物产量和实现有限水资源的合理利用，农业灌溉越来越受到重视，水泵灌溉机组也越来越得到广泛应用。根据驱动方式，水泵灌溉机组主要有电机驱动和柴油机驱动两种，其他驱动方式（例如人力驱动等）现已较少应用。由于不受电力能源和电网的限制，柴油机驱动的水泵灌溉机组在我国和其他一些发展中国家农业灌溉中应用十分广泛。其中，移动式水泵灌溉机组整体可以灵活移动，能在不同场地进行作业，使用方便，因而最受欢迎。小型移动式水泵灌溉机组比较常见，这些机组的流量通常小于200m3/h，配套柴油机为单缸机，功率较小，仅能用于小面积灌溉，而且移动灵活，维修方便。移动方式主要有手抬式和手推式两种。为适应农业较大灌溉流量的需求，大中型移动式水泵灌溉机组的设计开发方兴未艾，目前，移动方式为牵引式或浮船式的大中型机组已逐步得到应用。

3  水泵设计

为满足机组使用要求和提高水泵使用寿命，对IS200-200-250型单级单吸离心泵进行可靠性设计，从水泵结构方案选取和水力设计等方面入手，保证水泵使用性能。IS200-200-250型泵的主要技术参数：流量520m3/h、扬程15m、效率77%、转速1500r/min、配套柴油机功率37kW。该水泵属于较大流量、较小扬程的高转速泵，行业上类似的水泵均采用蜗壳式混流泵结构。通过结构方案比较，考虑到移动式水泵灌溉机组的特殊性，设计时采用离心泵结构。同混流泵结构方案相比，离心泵的叶轮采用双口环式，水泵轴向力能自动平衡，使IS200-200-250型泵具有结构简单、体积小、质量小、轴承受力小、使用寿命长以及检修方便等优点，适用于移动式水泵灌溉机组配套使用。为保证IS200-200-250型泵具有较大流量，在水力设计时采取加大压出室喉部面积的方法，水泵出口直径也随之有所增加。

3.1  纵向排列

纵向排列，适用于IS、IR卧式单级单吸清水离心泵。可以看出，对于顶进侧出的水泵，縱向排列可保证吸水管顺直状态，使泵房的长度降低。纵向排列布置的特点是布置紧凑，跨度小，适宜布置单吸式ISW卧式管道离心泵;但电机散热条件差，起重设备较难选择。机组之间各部分尺寸应符合下列要求。泵房大门要求通畅，既能容纳最大的设备（水泵或电机），又有操作余地。其场地宽度一般用水管外壁和墙壁的净距A值表示。A等于最大设备的宽度加1m，但不得小于2m。两水泵机组基础间通道的净距或相邻两水泵机组突出基础部分的净距B值，当电动机容量为20kW～55kW时，应大于0.8m;电动机容量大于55kW时，不小于1.2m，保证工作人员能较为方便地通过。水管外壁与配电设备保持一定的安全操作距离C。当为低压配电设备时C值不小于1.5m，高压配电设备C值不小于2m。水泵机组外形凸出部分与墙壁的净距D，需满足管道配件安装及便于就地检修水泵，电动机容量小于55kW时，D值不宜小于0.8m;电动机容量大于55kW时，D值不小于1.2m（如水泵外形不凸出基础，D值则表示基础与墙壁的距离）。电机外形凸出部分与墙壁的净距E，应保证电机转子在检修时能拆卸，并适当留有余地，E值一般为电机轴长加0.5m，但不宜。小于3m，如电机外形不凸出基础，则E值表示基础与墙壁的净距。水管外壁与相邻机组的凸出部分净距F不应小于0.7m。如电机容量大于55kW时，F应不小于lm。

3.2  横向排列

横向排列适用于侧向进、出水的水泵，如Sh型单级双吸卧式离心泵。横向排列虽然稍增加泵房的长度，但跨度可减小，进出水管顺直，水力条件好，节省电耗，故被广泛采用。横向排列的各部分尺寸应符合下列要求。水泵凸出部分到墙壁的净距A·与纵向排列的第一条要求相同，如水泵外形不凸出基础，则Al表示基础与墙壁的净距。出水侧水泵基础与墙壁的净距Bl应按水管配件的安装要求决定，但考虑到水泵出水侧是管理操作的主要通道，故81不宜小于3m。进水侧水泵基础与墙壁的净距D·，也应根据管道配件的安装要求决定，但不小于1m。电机凸出部分与配电设备的净距，应保证电机转子在检修时能拆卸，并保持一定安全距离，其值要求为Cl一电机轴长+0.5m。但是，低压配电设备应Cl≥1.5m;高压配电设备Cl≥2.0m。水泵基础之间的净距与El要求相同，即El-Cl。如果电机和水泵凸出基础，E1值表示为凸出部分的净距。为了减小泵房的跨度，也可考虑将吸、压水管上阀门设置在泵房外面的阀门井中。当泵房中机组数量较多，一般在6台以上时，为了降低泵站建筑面积，节省造价，可采用横向双行排列布置形式。机组较多的圆形取水泵站中多采用这种布置方式，可节省较多的基建造价。这种布置方式机组紧凑，节省建筑面积，但泵房跨度大，起重设备需要考虑采用桥式行车。

4  底座车设计

底座车的功能直接影响到整个机组的复杂程度，设计时首先进行功能分析，确定底座车必须具备的相应功能。牢固连接水泵、柴油机和油箱等设备。能在外力（拖拉机、汽车等）牵引下灵活移动和转向。机组工作时提供可靠的支撑与固定。DZC2110×680型底座车的设计原则是以尽量简单的设计来满足功能需要。车架采用型钢焊接，强度较高。与水泵、柴油机和油箱等采用螺栓连接，并且均安装平垫圈和弹簧垫圈以防止松动。底座车带有2个可以适应各种恶劣工况的钢轮，钢轮与车轴之间采用免维护的双列球轴承（3210A-2RS）连接，移动、转向灵活。底座车两端设有多用途钢制牵引脚，牵引脚可以在水平向外、水平向内和垂直向下3种位置进行切换和固定。牵引脚的独特设计使机组可以根据需要进行双向牵引，当机组需要向某一侧移动时，调整该侧牵引脚水平向外，另一侧牵引脚水平向内，然后将水平向外的牵引脚与牵引机械连接即可。机组工作时，调整两侧牵引脚垂直向下，即可为机组提供可靠的支撑与固定。对成套机组来说，设备的整体布局较关键，通过合理布局可减小机组体积和提高机组移动的稳定性和灵活性。常规设备布局法是按水泵、柴油机和油箱等顺序布置机组长度约为2620mm。为尽量减小机组体积，设计时对油箱采取立体布局方案，将其放置在水泵及柴油机联轴器上方，并通过支架固定在底座车上。这样，在没有增加机组高度的情况下，IS-520-15型移动式水泵灌溉机组长度缩短为2110mm，缩短了近20%。

5  结束语

现在移动式水泵有了越来广泛的应用范围，文章分析了实际应用的过程中如何对其进行选择，以及应用效果。

参考文献：

[1] 刘辉.可逆式水泵水轮机启动过渡过程研究[D].兰州理工大学，2018.

[2] 袁诏.可逆式水泵水轮机“S”特性与内流诱导机理研究[D].兰州理工大学，2018.

[3] 张平易.移动泵机组运行与维护规范[J].江苏水利，2018（4）.