桂紹波　彭志遠　陳笙

摘要：為了對含沙量高、顆粒硬度大的高揚程泵站水泵機組的水力性能、運行穩(wěn)定性及其耐磨強度展開研究，在梳理

現(xiàn)階段國內(nèi)外大型高揚程大功率離心式水泵發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計分析了高揚程離心水泵的性能參數(shù)水平。基于分析結(jié)果，研究提出了提高水泵運行穩(wěn)定性、抗泥沙磨損等關(guān)鍵技術(shù)難題的應(yīng)對措施，并在引漢濟渭工程的黃金峽泵站中進行了應(yīng)用。研究成果可為類似高揚程泵站的工程設(shè)計提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高揚程大功率離心泵; 泥沙磨損; 離心泵選型; 運行穩(wěn)定性; 引漢濟渭工程; 大型調(diào)水工程

中圖法分類號： TV732.5

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.02.019

0引 言

大型調(diào)水工程已成為人類重新分配地球水資源、緩解局部缺水地區(qū)供需矛盾和保障國家經(jīng)濟發(fā)展的主要途徑。目前世界已建、在建和擬建的大型跨流域調(diào)水工程達200多項，分布在20多個國家，其中，美國、加拿大、印度、俄羅斯、巴基斯坦等國家的總調(diào)水量占世界調(diào)水總量的80%以上。中國先后建設(shè)的引灤入津、引灤入唐、引黃濟青、引黃入晉、引江濟太、廣東東深引水、南水北調(diào)、滇中引水（在建）、引漢濟渭（在建）等工程，為緩解中國局部地區(qū)日益嚴重的水資源短缺、改善生態(tài)環(huán)境、促進經(jīng)濟發(fā)展和社會進步做出了重要貢獻?，F(xiàn)階段中國的引調(diào)水工程，特別是南水北調(diào)東線工程，大多數(shù)泵站均采用低揚程、大流量的軸流泵或混流泵，而采用高揚程、大功率離心泵的泵站較少，如牛欄江-滇池補水工程、萬家寨引水工程、南水北調(diào)惠南莊泵站等。其中，中國現(xiàn)階段已建成的高揚程離心泵容量最大的泵站是牛欄江-滇池補水工程干河泵站，該泵站泵單機容量為22 500 kW，設(shè)計揚程為223.32 m，單泵設(shè)計流量為7.67 m3/s[1]。由長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責任公司負責勘測設(shè)計的滇中引水工程和引漢濟渭黃金峽工程等，均為大型高揚程、長距離引調(diào)水工程，其中，滇中引水工程石鼓水源泵站水泵的揚程、流量及裝機規(guī)模等綜合性指標及其設(shè)計制造難度，均超過了目前中國已建并投入運行的泵站以及國外類似泵站。

目前，中國已建的高揚程、大功率的大型泵站較少，可供借鑒的成功工程經(jīng)驗積累不多。因此，對于類似于滇中引水工程等含沙量高、顆粒硬度大的高揚程泵站，對其水泵機組的水力性能、運行的穩(wěn)定性及其抗泥沙磨損措施等關(guān)鍵技術(shù)問題開展專項研究，顯得非常必要。

1高揚程大功率離心泵組研究現(xiàn)狀

1.1高揚程水泵發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)初步統(tǒng)計，目前國內(nèi)外已建、在建的部分泵站高揚程大型離心泵組主要參數(shù)如表1所列。

由表1可知：目前國外已建調(diào)水工程——美國埃德蒙頓供水泵站裝設(shè)的水泵機組容量最大，為59 680 kW，采用4級葉輪結(jié)構(gòu)型式，設(shè)計揚程為600 m，葉輪直徑為1.219 m。美國的哈巴斯泵站裝設(shè)了最大容量的單級、單吸離心式水泵電動機組，機組容量為44 760 kW，設(shè)計揚程為251 m，水泵葉輪直徑為2.400 m。同時，從表1所列出的大型泵站水泵電動機組的制造廠家來看，大部分工程水泵均由國外水泵廠家生產(chǎn)制造。目前，單純從事水泵制造的中國廠家與國外廠家在設(shè)計技術(shù)和經(jīng)驗、制造能力和業(yè)績方面仍存在一定的差距[2]。中國的哈爾濱電機廠（哈電）、東方機電廠（東電）作為可逆式抽水蓄能機組技術(shù)引進的承接方，全面地引進了可逆式水泵水輪機、發(fā)電電動機的設(shè)計和制造技術(shù)，基本具備了生產(chǎn)大型高揚程水泵的能力。其中，哈電已在牛欄江滇池補水工程、中部引黃工程以及引漢濟渭黃金峽水利樞紐等工程中積累了大量的大型高揚程離心泵的設(shè)計、制造經(jīng)驗。東電目前正在開展高揚程大功率離心泵的研發(fā)，但尚無投入運行的工程，正在開展設(shè)計的代表性工程為珠江三角洲水資源配置工程高新沙泵站。

1.2高揚程水泵參數(shù)水平

比轉(zhuǎn)速是表征水泵水力參數(shù)水平和經(jīng)濟性的一項綜合參數(shù)。若比轉(zhuǎn)速選的較高，雖然能夠減小機組尺寸和重量、降低成本、節(jié)約機組投資，但是也會因水流在葉輪內(nèi)相對流速和圓周速度增加而引起水泵的空化、泥沙磨蝕和穩(wěn)定性指標參數(shù)的降低[3]。中國對水泵比轉(zhuǎn)速ns的定義如下：

ns=3.65×nQH3/4（1）

經(jīng)初步統(tǒng)計，目前國內(nèi)外在建和已建的離心式水泵和抽水蓄能電站水泵電動機組性能參數(shù)統(tǒng)計如圖1所示。從圖1的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出：大型立式離心泵的比轉(zhuǎn)速與設(shè)計揚程呈反向關(guān)系，設(shè)計揚程在150 m以上時，水泵比轉(zhuǎn)速都在100～150 m·m3/s左右。一般而言，對于年運行時間高、水中泥沙含量大的高揚程泵站，從水泵機組安全、穩(wěn)定和長期運行的角度出發(fā)，水泵的比轉(zhuǎn)速不宜過高。

2高揚程大功率離心泵選型關(guān)鍵技術(shù)

2.1水泵水力穩(wěn)定性影響因素分析

影響水泵運行穩(wěn)定性的水力影響因素主要包括以下幾個方面[4-7]：

（1） 水力激振頻率與部件的固有頻率產(chǎn)生共振。通過對固定導(dǎo)葉、葉輪葉片的卡門渦頻率、水泵關(guān)鍵過流部件的固有頻率進行計算，可以避免上述情況。

（2） 水泵進入駝峰區(qū)以及水泵偏離設(shè)計工況而發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速和喘振。

（3） 水泵由于空化引起的不穩(wěn)定運行[7]。

（4） 泵站廠房的固有頻率與機組水力激振頻率之間的共振。

2.1.1水泵無葉區(qū)動靜干涉及避振分析

動靜過流部件之間相互干涉產(chǎn)生的壓力脈動，是誘發(fā)機組振動、機械噪聲和疲勞破壞的主要原因之一，其脈動幅值有時可以達到與泵葉輪全壓增值相同的數(shù)量級，從而對葉片載荷分布造成影響。對于高揚程大功率的蝸殼式離心泵，引起動靜干涉非定常效應(yīng)的原因主要來自于以下2個方面：

（1） 葉輪出口的流體具有“射流/尾跡”結(jié)構(gòu)的非均勻速度分布特點，同時伴隨著動葉尾跡等非定常漩渦脫落對蝸殼形成沖擊作用。

（2） 葉片以一定的轉(zhuǎn)頻周期性地掠過蝸殼隔舌并與之發(fā)生相互作用[7-8]。

為使機組葉輪強度滿足要求，同時又能降低葉輪出口、壓水室內(nèi)壓力脈動值及廠房內(nèi)的噪聲水平，使其滿足機組穩(wěn)定運行及規(guī)程規(guī)范的要求，可采取如下措施消除影響。

（1） 水力激振頻率與部件的固有頻率產(chǎn)生共振。

無葉區(qū)的壓力脈動幅值相對較大，頻率相對較高，易引起頂蓋、葉輪及葉片和固定導(dǎo)葉等相關(guān)部件以及廠房結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。為避免共振，在優(yōu)化無葉區(qū)壓力脈動幅值的同時，需要重點考慮水力激振與結(jié)構(gòu)響應(yīng)的關(guān)系，包括確保激振頻率與關(guān)鍵部件固有頻率擁有足夠的錯頻裕量（不小于10%）、規(guī)避共振風(fēng)險。

（2） 避免卡門渦誘發(fā)的共振。

理論上講，任何具有出水邊厚度的繞流體都有卡門渦的產(chǎn)生。通?？ㄩT渦頻率較高，激振能量很小，只有當卡門渦的頻率與繞流體固有頻率一致或接近時，才會產(chǎn)生水力彈性共振，使機組產(chǎn)生振動、噪聲?？ㄩT渦的頻率由下式計算[9-10]：

fvk=StWd

式中：

fvk為卡門渦頻率，Hz;

St為Strouhal數(shù);

W為出口相對流速，m/s;

d為出口邊尾跡寬度，m。

對于水泵葉輪，St=0.20～0.23;對于固定導(dǎo)葉，St=0.304。計算葉輪和導(dǎo)葉卡門渦頻率后，再與葉輪和導(dǎo)葉固有頻率進行避振分析。

2.1.2離心泵旋轉(zhuǎn)失速與駝峰裕度

如圖2所示，駝峰裕度的定義是：靠近最大揚程點的第一個駝峰峰谷最低值與最大揚程的差值與最大揚程的比值，或者定義為靠近最大揚程點的第一個駝峰峰谷最低值與該駝峰點對應(yīng)的管網(wǎng)揚程的差值與管網(wǎng)揚程的比值。

由于離心泵具有流道擴散度為正、葉片曲率大等問題，目前對于水泵旋轉(zhuǎn)失速以及駝峰特性開展了相關(guān)研究。研究結(jié)果表明，水泵的駝峰特性以及旋轉(zhuǎn)失速區(qū)域主要發(fā)生在50%～80%設(shè)計流量運行范圍內(nèi)。由于在小流量工況下水泵葉輪進口存在正沖角，在葉片背面發(fā)生流動分離，分離流動產(chǎn)生的回流、脫流形成的失速團有可能會堵塞部分流道，并且堵塞現(xiàn)象會隨著葉輪旋轉(zhuǎn)而發(fā)生周期性變化，從而導(dǎo)致水泵流量和揚程等外特性表現(xiàn)出波動現(xiàn)象而造成流量揚程曲線產(chǎn)生駝峰。目前已有的研究結(jié)果表明：水泵在駝峰區(qū)附近運行時，水泵內(nèi)壓力脈動幅值顯著上升，且呈現(xiàn)低頻高幅特征[8]。對于大型離心泵來說，嚴重的旋轉(zhuǎn)失速可能會影響水泵機組的安全穩(wěn)定運行。目前大型離心泵一般需通過模型試驗來確定其駝峰區(qū)，以確保駝峰區(qū)的最低揚程相對于水泵最高揚程有足夠的裕度，使水泵規(guī)定的運行揚程范圍避開駝峰區(qū)。依據(jù)國家標準GBT 22581-2008《混流式水泵水輪機基本技術(shù)條件》，要求在電網(wǎng)正常頻率波動變化范圍內(nèi)，水泵駝峰區(qū)的最高駝峰裕度不小于2%。從國內(nèi)外已投運的水泵運行情況來看，一般2%的駝峰余量已能保證水泵高揚程工況的運行穩(wěn)定性。

2.1.3離心泵空化余量安全系數(shù)

在高揚程、小流量區(qū)域，葉片的背面容易產(chǎn)生空化;在低揚程、大流量區(qū)域，葉片的正面容易產(chǎn)生空化，如圖3所示。合理的安裝高程是降低水泵因空化而誘發(fā)不穩(wěn)定的一個重要參數(shù)[11-14]。在含泥沙量大的水流中，空蝕磨損聯(lián)合作用加劇了空蝕的發(fā)生，因此在確定安裝高程時，應(yīng)該按照含沙量的大小予以修正，以增大泵站裝置的空蝕余量。

一般而言，水泵空化余量的安全系數(shù)通常取值為1.3～1.5。對于泥沙含量較大、顆粒硬度較高的泵站，空化余量的安全系數(shù)K取值建議宜選在1.5～1.8 之間。目前國內(nèi)已經(jīng)投運的幾個泥沙含量較高的大型泵站，其空蝕余量的安全系數(shù)K的取值情況如下：

（1） 對于萬家寨引黃工程GM1/2、SM1/2泵站，根據(jù)該工程的實際運行情況，其中5 座泵站盡可能創(chuàng)造條件使K值分別在1.4～2.0 之間，即使在最不利工況下也保證K值在1.4 以上，為減小水泵過流部件的磨蝕提供了一定的保證。

（2） 對于萬家寨引黃入晉北干線平魯?shù)叵卤谜径?，考慮到水泵機組揚程變化較大，以及泥沙磨蝕的影響，為保證水泵機組能夠無空化運行，將其空蝕余量的安全系數(shù)K取為1.8[15]。

（3） 對于牛欄江干河泵站來說，考慮到水泵機組揚程高、且揚程變幅較大、年運行時間長等特點，從減輕水泵的泥沙磨蝕和延長水泵的使用壽命的角度考慮，水泵安裝高程應(yīng)按照在清水條件下運行時水泵不發(fā)生空化的原則來確定，要求裝置空化余量與初生空化余量的安全系數(shù)不小于1.1。同時，裝置空化余量與臨界空化余量的安全系數(shù)K以不小于1.4來復(fù)核。

（4） 對于滇中引水工程石鼓水源泵站，考慮到試驗存在誤差、水泵制造偏差以及安裝高程應(yīng)該適當留有裕度的原則，建議裝置空化余量與初生空化余量的安全系數(shù)不小于1.1。同時，裝置空化余量與臨界空化余量的安全系數(shù)K以不小于1.65來復(fù)核。

2.2關(guān)鍵過流部件抗泥沙磨損措施研究

針對水質(zhì)含沙量大而引發(fā)的泥沙磨損問題，對水泵、葉輪、座環(huán)、蝸殼等關(guān)鍵過流部件的水力參數(shù)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、母材選擇及其防護措施上都應(yīng)進行詳細考慮。除了滿足泵站現(xiàn)有條件下水泵不產(chǎn)生空化和空蝕破壞外，還需要結(jié)合泥沙磨損噴涂技術(shù)、抗泥沙磨損材料以及合理確定水泵的性能參數(shù)及安裝高程等，積極避免由泥沙磨蝕造成的破壞，以提高水泵部件和設(shè)備的使用壽命。

2.2.1合理選擇水泵技術(shù)參數(shù)

對于多泥沙泵站工程，為了提高水泵的抗沙粒磨損性能，可通過綜合對比不同轉(zhuǎn)速方案的水泵綜合性能指標，來平衡能量特性、空化與泥沙磨損之間的關(guān)系，選擇合理的水泵性能參數(shù)。

（1） 合理選擇水泵轉(zhuǎn)速。圖1給出了離心泵揚程與比轉(zhuǎn)速之間的統(tǒng)計關(guān)系，在清水條件下建議可以按照圖1給出的統(tǒng)計關(guān)系來確定水泵比轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速。但對于泥沙含量較高、存在泥沙磨損風(fēng)險的水泵機組，則需要在對圖1中統(tǒng)計曲線所推薦的轉(zhuǎn)速與降低一檔轉(zhuǎn)速2種方案下的機電設(shè)備和土建投資、機組大修周期及其運維費用進行比較評估的基礎(chǔ)上，再來研究確定是否有必要選取較低轉(zhuǎn)速方案。

（2） 水力設(shè)計及關(guān)鍵部位流速控制。在水泵水力設(shè)計過程中，考慮到多泥沙的來流條件，利用CFD分析如何使流道的壓力和速度分布盡可能均勻，以避免流道發(fā)生急劇的變化，控制葉片曲率在較小的范圍內(nèi)變化，為此進行了綜合性翼型優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計遵循的原則是：水泵流道內(nèi)部的流速不宜過高，速度分布應(yīng)均勻，避免出現(xiàn)局部區(qū)域流速過高?；谀壳爸袊鴩鴥?nèi)典型高泥沙含量泵站工程防泥沙磨損措施的成功經(jīng)驗，建議水泵葉輪出口相對流速宜按不超過35 m/s予以控制。

（3） 空化安全系數(shù)的選取。

根據(jù)大量已有的泥沙與空蝕關(guān)系的試驗研究成果，在其他工況相同時，含沙水流的空蝕強度是清水汽蝕強度的4～16倍。例如山西省娘子關(guān)供水工程使用的黃河1號泵，在抽送清水時的大修周期達10 000 h，而該泵在抽送多泥沙水時的大修周期卻不足1 000 h。因此，在含沙河流上的泵站工程應(yīng)要求有較大的安裝高程余量，以彌補或減輕由磨損和空蝕共同造成的負面影響。如前文所述，對于泥沙含量較大、顆粒硬度較高的泵站，空化余量的安全系數(shù)K取值建議宜選在1.5～1.8之間。

2.2.2水泵關(guān)鍵過流部件抗磨涂層選擇

常見的水泵關(guān)鍵過流部件噴涂工藝措施包括：超音速火焰硬噴涂（HVOF），或燃燒高速燃氣噴涂（HVAF）等硬噴涂和改性聚氨酯軟噴涂。其中，硬噴涂的部位應(yīng)包括座環(huán)（含固定導(dǎo)葉）、葉輪、葉輪進口密封止漏環(huán)和頂蓋密封止漏環(huán)等，軟噴涂的部位應(yīng)包括吸水管錐管段、蝸殼等。

2.2.3采用最佳的葉輪葉片制造方式

葉片選用材質(zhì)好，制造工藝水平高等措施可以大大降低空蝕強度，延長使用壽命。水泵葉輪葉片加工有“葉片模壓熱彎成型+數(shù)控加工”和“VOD或AOD精鑄成型+數(shù)控加工”2種方式[16-18]。綜合比較2種葉片加工工藝對葉片性能的影響，模壓葉片型線的精度高，經(jīng)過高溫壓型后，材質(zhì)性能優(yōu)于鑄造葉片，且耐磨損、抗空化性能均得到提高。一般而言，5 m以上的大型混流式轉(zhuǎn)輪葉片采用鑄造葉片和數(shù)控加工，而高水頭混流式轉(zhuǎn)輪及直徑4 m以下的混流式轉(zhuǎn)輪的葉片宜采用模壓方法。尤其對于低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機、水泵葉片，由于葉片流道狹長，葉片出口高度低且葉片直徑相對較大，當其在高泥沙含量和硬質(zhì)顆粒的含沙水流中運行時，為了減小泥沙磨損，對葉輪葉片優(yōu)先考慮采用熱模壓加工，并采用五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)，即能夠很好地保證葉片型面精度，這也是目前最受推崇的葉片加工方法，如圖4所示。

3關(guān)鍵技術(shù)在典型工程中的應(yīng)用

目前，長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責任公司負責勘察設(shè)計的大型引調(diào)水工程中的高揚程大功率離心泵泵站主要包括滇中引水工程和黃金峽水利樞紐工程。其中，黃金峽水利樞紐位于漢江干流上游峽谷段，地處陜西南部漢中盆地以東的洋縣境內(nèi)，是引漢濟渭調(diào)水工程的主要組成部分和水源之一，也是漢江上游干流河段規(guī)劃中的第一個開發(fā)梯級，壩址下游55 km處為石泉水電站。該工程的建設(shè)任務(wù)是以供水為主，兼顧發(fā)電，改善水運條件[18-20]。

引漢濟渭工程黃金峽泵站水泵及其附屬設(shè)備的采購合同于2019年1月25～27日簽訂。黃金峽泵站7臺高揚程水泵及其附屬設(shè)備均由哈爾濱電機廠有限責任公司負責供貨。2019年6月完成了哈爾濱電機廠有限責任公司工廠初步模型試驗驗收;2019年11月完成了瑞士洛桑國際中立試驗臺最終模型驗收。洛桑試驗臺是國際公認的中立性模型驗收試驗臺。模型驗收試驗前，對測量的主要參數(shù)水頭、流量、尾水壓力（進水管壓力）和力矩等傳感器均進行了原位標定，驗收人員對主要傳感器的標定結(jié)果進行了校核，并對試驗臺的原級檢定證書進行了檢查。標定結(jié)果表明，傳感器的精度滿足要求，最終水泵模型驗收試驗水泵效率的綜合不確定度為±0.237%。

3.1黃金峽泵站水泵參數(shù)

黃金峽泵站水泵基本動能參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式如表2所列，水泵總體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如圖5所示。

3.2水泵穩(wěn)定性參數(shù)

如前所述，影響高揚程大功率離心式水泵運行穩(wěn)定性的因素主要有：水力激振頻率與部件固有頻率錯頻至少10%以上、駝峰裕度大于2%以及空化余量安全系數(shù)足夠等。

（1） 駝峰裕度。

黃金峽泵站水泵流量-揚程曲線駝峰區(qū)裕度在國際中立試驗臺完成了驗收試驗，結(jié)果如表3所列。

（2） 壓力脈動。

黃金峽泵站水泵在進水管、無葉區(qū)以及蝸殼出口等部位的壓力脈動混頻峰峰值在國際中立試驗臺完成了驗收試驗，結(jié)果如表4所列。由表4可以看出，黃金峽泵站水泵壓力脈動混頻峰峰值試驗結(jié)果相對較低，可以滿足規(guī)范和合同要求。

（3） 水力激振頻率與部件固有頻率避振。

應(yīng)用 ANSYS 有限元軟件，建立了整個葉輪動態(tài)特性計算分析模型，該模型包含有整個葉輪及其周圍水體;同時，模型中考慮了密封間隙、頂蓋水腔和底環(huán)水腔等。在葉輪與水體交界面定義為流固耦合面，水體外表面不施加邊界條件，默認為固定壁面;約束葉輪與主軸連接螺栓位置節(jié)點全部自由度。

黃金峽泵站水泵葉輪整體固有頻率計算結(jié)果如表5所列。從表5中數(shù)據(jù)可知：葉輪固有頻率避開了激振頻率，避開范圍大于10%，不會發(fā)生共振。

黃金峽泵站水泵葉輪葉片固有頻率計算結(jié)果如表6所列。從表6中數(shù)據(jù)可知：葉輪葉片第1階、第2階固有頻率均避開了卡門渦激振頻率，避開范圍大于10%，因此不會發(fā)生共振。

（4） 空化性能。

水泵初生空化余量NPSHi定義為2個葉輪葉片表面產(chǎn)生的穩(wěn)定附著型氣泡所對應(yīng)的水泵空化余量，水泵臨界空化NPSH1.0%定義為水泵效率下降1%時對應(yīng)的水泵空化余量。瑞士洛桑國際中立試驗臺模型試驗驗收結(jié)果表明：在水泵正常運行范圍內(nèi)，裝置空化NPSHP與臨界空化NPSH1.0%的比值范圍為3.70～4.07，裝置空化NPSHP與初生空化NPSHi的比值范圍為2.37～2.88，因此黃金峽泵站水泵空化性能優(yōu)良，滿足空化余量安全系數(shù)NPSHP/NPSHi≥1.2，NPSHP/ NPSH1.0%≥1.65的目標要求，可保證黃金峽泵站水泵機組在所有揚程范圍內(nèi)實現(xiàn)無空化運行。

3.3防泥沙磨損措施

3.3.1水泵關(guān)鍵過流部件防護涂層

為防止高速含沙水流對黃金峽泵站水泵關(guān)鍵過流部件表面造成磨損，對黃金峽泵站水泵過流部件采取了如下涂層防護措施。

（1） 葉輪在進、出水邊和密封口環(huán)進行硬噴涂。根據(jù)施工作業(yè)能力，葉輪進、出水邊的噴涂面積范圍盡可能大。硬噴涂采用高速火焰噴涂（HVOF）熱熔碳化鎢，由專業(yè)的廠家來噴涂，涂層厚度約為0.3 mm。

（2） 固定導(dǎo)葉迎水面和頭部圓角、座環(huán)上下環(huán)板過流面、基礎(chǔ)環(huán)過流面亦采用硬噴涂。

（3） 蝸殼內(nèi)表面及固定導(dǎo)葉背面噴涂改性聚氨酯材料。經(jīng)反復(fù)多層噴涂，涂層厚度達到1.0 mm左右。

3.3.2水泵關(guān)鍵部位流速控制

表7給出了黃金峽泵站水泵各關(guān)鍵部位的最大流速值。由表7可以看出，葉輪通道內(nèi)最大相對速度可以控制在29 m/s，葉輪出口、導(dǎo)葉進口的流速最高為27 m/s。因此，水泵各部分的最高相對速度均可滿足多泥沙水泵抗泥沙磨損設(shè)計準則，過流部件特征相對流速均不超過35 m/s。

3.3.3關(guān)鍵過流部件材料及加工方式選擇

黃金峽泵站水泵葉輪采用ZG00Cr16Ni5Mo不銹鋼，前蓋板和后蓋板采用VOD精煉，具有高強度和高硬度（HB260以上）以及優(yōu)良的抗汽蝕和沖蝕性能[21]。葉片采用鋼板熱彎模壓成型和五軸聯(lián)動數(shù)控機床加工，確保葉片達到精準的流道控制尺寸。

4結(jié)論與展望

本文緊密圍繞高揚程、大功率離心水泵選型關(guān)鍵技術(shù)問題展開了分析。總結(jié)了水泵水力設(shè)計及性能參數(shù)分析、抗泥沙磨損措施、提高水泵穩(wěn)定性等各個環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)控制要點，并將其在引漢濟渭黃金峽泵站中加以推廣應(yīng)用。工程實踐表明：

（1） 黃金峽泵站水泵模型性能參數(shù)在中國和國際中立試驗臺驗收均達到了預(yù)期目標要求，研究成果為保證引漢濟渭工程黃金峽泵站機組參數(shù)水平和結(jié)構(gòu)形式的先進性及運行的可靠性提供了堅實的技術(shù)支撐。

（2） 為中國120 m揚程段的高揚程大功率水泵參數(shù)水平的合理確定提供了理論依據(jù)，同時也提高了中國大型離心泵的設(shè)計水平。

（3） 本文研究成果具有良好的工程使用價值和推廣應(yīng)用前景，可以對類似規(guī)模的高揚程大功率引調(diào)水泵站工程的設(shè)計和運行提供技術(shù)依據(jù)和參考。

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（編輯：趙秋云）