斜式軸流泵由于其良好的水力性能、較小的開挖深度、廠房高度低、機(jī)組受力均勻等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到不同用戶的高度關(guān)注，尤其是低揚(yáng)程（＜3m）大流量（<15m3/s）工況下，在傳統(tǒng)立式、臥式機(jī)組不適使用，貫流機(jī)組又不十分完善的情況下，斜式機(jī)組是一種比較好的選擇。太浦河泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程1.39m，水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí)單泵流量50m3/s，泵站總流量300m3/s，選用六臺(tái)葉輪直徑4.1m大型斜15°安裝軸流泵，單機(jī)配套功率1600kw，總裝機(jī)9600kw。
1、斜式軸流泵機(jī)組總體布置
整個(gè)水泵機(jī)組系統(tǒng)有進(jìn)出水流道部分，水泵部分，齒輪箱部分，電機(jī)部分和輔助設(shè)備等組成。水泵為15°斜式安裝，葉片為半調(diào)節(jié)；采用中速電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min，通過兩級(jí)齒輪箱減速傳動(dòng)，水泵轉(zhuǎn)速為73r/min，進(jìn)水流道為肘形進(jìn)水，出水流道為變徑擴(kuò)散管，采用快速閘門斷流。
2、軸流泵流道部分流體數(shù)值計(jì)算
進(jìn)水流道為肘形管，出水流道為變徑擴(kuò)散管，均起水流的引導(dǎo)作用，在出水流道外安裝快速閘門斷流。流道大部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。進(jìn)水流道的底板至葉輪中心高度為4.25m，葉輪的淹沒深度在葉輪中心以上3.5m。傳統(tǒng)的流道裝置試驗(yàn)是根據(jù)原型機(jī)組的控制尺寸來設(shè)計(jì)模型泵的裝置流道，通過試驗(yàn)后，對流道或水力元件進(jìn)行修整，直到滿足設(shè)計(jì)要求。通常這一過程投入的時(shí)間、人力、精力、物力都是相當(dāng)大的。本項(xiàng)目的進(jìn)出水流道特請武漢水利電力大學(xué)進(jìn)行了流道流體數(shù)值計(jì)算，通過流體數(shù)值計(jì)算，計(jì)算出流道的水力損失為0.5m，由水利部天津水利水電設(shè)計(jì)研究院科研所進(jìn)行模型裝置試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，流體數(shù)值計(jì)算的損失與試驗(yàn)結(jié)果基本相符。這一成果可以為今后的大型泵站提供理論依據(jù)。
3、大型斜式軸流泵設(shè)計(jì)
水泵設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照標(biāo)書規(guī)定要求及******有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；原型水泵的性能參數(shù)根據(jù)模型裝置試驗(yàn)確定，原型泵水力元件設(shè)計(jì)嚴(yán)格以模型裝置按相似定律進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1）水泵結(jié)構(gòu)
水泵部分由轉(zhuǎn)輪部件、泵軸部件、導(dǎo)軸承部件、泵體部件、泵軸密封部件、推力徑向組合軸承部件組成，電機(jī)通過兩級(jí)平行齒輪傳動(dòng)與水泵連接，機(jī)組的整體外觀特請有關(guān)院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)進(jìn)行美化設(shè)計(jì)。
2）轉(zhuǎn)輪部件
轉(zhuǎn)輪是水泵機(jī)組的心臟，由轉(zhuǎn)子體、葉片、壓板等組成。葉片為ZG0Cr13Ni4Mo不銹鋼單片整體鑄造，葉片葉型設(shè)計(jì)根據(jù)模型葉片嚴(yán)格按幾何相似換算，鑄件經(jīng)熱處理消除應(yīng)力后，葉片表面進(jìn)行打磨清除夾沙及表面硬皮，在三軸座標(biāo)儀上進(jìn)行打點(diǎn)劃線，找出轉(zhuǎn)動(dòng)中心及0o基準(zhǔn)線。
葉片是保證水泵各項(xiàng)性能指標(biāo)的關(guān)鍵，由于葉片是一空間曲面，傳統(tǒng)的水泵葉片都是不進(jìn)行機(jī)加工的，一方面是受到加工設(shè)備的限制，另一方面受傳統(tǒng)理念影響，因此，原型泵組的各項(xiàng)性能指標(biāo)能否達(dá)到期望的要求是難以保證的。本項(xiàng)目的葉片在大型泵上開創(chuàng)了機(jī)加工先例，而且采用的是當(dāng)今***xj****的五軸數(shù)控加工法。通過對模型泵葉片數(shù)控加工與打點(diǎn)加工對比試驗(yàn)，數(shù)控加工的葉片效率指標(biāo)可提高1.5%，在設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程為1.39m時(shí)的裝置效率達(dá)69%。葉片加工精度的大幅度提高，使葉片型線偏差、型面波浪度、葉片表面粗糙度及各葉片重量差等重要質(zhì)量指標(biāo)得到了提高，從而為泵站有效、穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供良好保證。
葉輪外殼采用ZG270-500母體，內(nèi)襯不銹鋼，提高其抗汽蝕性能，在葉輪外殼頂部及底部均設(shè)有觀察孔，便于觀察葉片運(yùn)轉(zhuǎn)情況及安裝、檢修時(shí)測量葉片間隙及導(dǎo)軸承磨損情況，葉片與外殼之間的單面間隙為4mm左右；導(dǎo)葉體采用結(jié)構(gòu)件，導(dǎo)葉體的法蘭以及筒體采用Q235-A優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成，可保證良好的外觀質(zhì)量和表面粗糙度，對導(dǎo)葉模具翼型進(jìn)行檢測，翼型符合圖紙要求后，導(dǎo)葉片采取單片鑄造，材質(zhì)為ZG270-500鑄鋼，導(dǎo)葉片表面進(jìn)行打磨加工，表面粗糙度不大于12.5μm，，再對導(dǎo)葉定位后進(jìn)行焊接，從而確保零件和圖紙一致，也保證了導(dǎo)葉體的水力性能。其他零件均采用Q235-A結(jié)構(gòu)件；在變徑彎管頂部設(shè)有進(jìn)人孔，供安裝和檢修時(shí)備用；在前錐管、葉輪外殼、導(dǎo)葉體、變徑彎管、延伸管上均設(shè)有支撐地腳，配置調(diào)整墊鐵，便于安裝時(shí)調(diào)整高程及水平；前錐管是進(jìn)水流道與水泵的連接件，為了方便泵站安裝，前錐管由一期混凝土埋設(shè)改為二期混凝土埋設(shè)，為了有效防止?jié)仓诨炷梁蟮臐B水現(xiàn)象，前錐管長度由700mm加長到1000mm，法蘭外徑由Φ4800mm加大到Φ4900mm；前錐管、變徑彎管（下）、延伸管在水泵全部安裝結(jié)束后，須澆注二期混凝土埋入基礎(chǔ)中。
