１深井泵及其在水电站的应用
１．１深井泵的应用
水电站渗漏排水系统，主要用于排除水工建筑物各部位的渗漏水及其他临时排水等。渗漏排水系统按照渗漏集水井分布位置通常可分为厂房渗漏排水系统、坝体渗漏排水系统、水垫塘渗漏排水系统。用于渗漏集水井排水的水泵一般有卧式离心泵及立式深井泵两种。离心泵受吸出高度的限制，水泵的安装位置较低，需考虑防潮及防淹措施，且离心泵每次启动前需要充水；而深井泵与离心泵相比，其突出优点是电机装在较高的位置，有利于防潮和防淹，原因是泵叶轮在井下不存在吸程问题。另外，深井泵占地较小，布置方便，所以近年来深井泵在水电站中被大量使用。
１．２润滑水对于水电站深井泵的重要性
深井泵轴承在缺少润滑水的情况下，与高速转动的传动轴之间会发生干摩擦，时间一长便会发热起粉、破裂脱落，而传动轴在无轴承导向定位时，必定会发生剧烈摆动。当故障进一步发展时，就会导致主轴碰碎轴承支架和发生叶轮卡阻、联轴器被强大扭力剪断的现象［１］。由此可见，润滑水对深井泵的安全、可靠、稳定运行起着至关重要的作用［２］。正因为如此，《水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定》（ＮＢ／Ｔ３５０３５—２０１４）［３］中对深井泵润滑水做出以下强制性规定：深井泵在启动前必须向橡胶轴承内灌注润滑清水，防止烧坏橡胶瓦。水泵启动试运转正常后２ｍｉｎ方可切断润滑水。
２水电站深井水泵润滑水系统设计
２．１渗漏排水系统深井泵使用现状
水电站厂房渗漏排水系统的深井泵润滑水一般与机组技术供水或者消防供水合用一个水源，其水源取自机组压力钢管或者下游尾水。但坝体渗漏排水系统及水垫塘渗漏排水系统的集水井远离厂房，没有合适的水源作为深井泵的润滑水。针对上述问题，目前主要有从坝前水库取水作为润滑水源及更改水泵类型两种解决方案。
２．１．１从坝前水库取水作为润滑水水源
在水库死水位以下布置两个取水口（一主一备），由钢管引水至渗漏排水泵房作为深井泵润滑水水源。这种方案有以下缺点：①需要耗费较长的钢管，不经济；②取水口位于坝前水库，容易堵塞，检修维护十分不便；③风险较高，一旦取水钢管爆管，极有可能会引发水淹泵房事故。
２．１．２更改水泵类型
放弃深井水泵，改用离心泵或者潜水泵。卧式离心泵的缺点在前文已有叙述，潜水泵虽不需润滑水，也不存在卧式离心泵的缺点，但它存在如下问题：①潜水泵的电机及泵体均位于集水井底部，电机出现故障时需要将潜水泵整体吊出，检修维护不方便；②潜水泵长期浸泡在水中，环境恶劣，容易遭受电化学腐蚀，水泵寿命较短；③潜水泵长期在水下工作，对设备的密封放水性能要求非常高，电机漏水没有被及时发现就会造成电机线圈短路烧毁，水泵可靠性较差。总之，由于缺乏合适的润滑水水源，因此采用离心泵或者潜水泵代替深井泵实属无奈之举。
２．１．３采用润滑水轴承的深井泵
有少数深井泵制造厂宣称其生产的深井泵启动前不需要投入润滑水，其原理是将深井泵的橡胶轴承换成了润滑水轴承。这种深井泵只适用于井深较浅（＜１０ｍ）、扬水管较短的情况，且轴承磨损较快，经常需要更换。而水电站的渗漏集水井一般容积较大，深度较深，一些大中型水电站的集水井甚至深达５０ｍ，这种润滑水轴承深井泵就不再适用。
２．２深井泵润滑水系统原理
为了解决深井泵的润滑水水源问题，笔者设计了一套深井泵润滑水系统，该系统主要由水箱、浮球阀、闸阀及钢管组成。当深井泵开始工作时，深井泵排水管里的水在水压作用下，会有部分经过深井泵润滑水取水管流至水箱中，当水箱内的水位上升到设定水位时，浮球阀的主阀便在浮球导阀控制下自动关闭，从而停止向水箱供水；当水箱内的水位随着深井泵润滑水的耗损而逐渐降低到设定水位时，浮球阀的主阀便在浮球导阀控制下自动开启，从而开始向水箱补水。需要特别指出，该系统在第一次使用时，需要人工将水箱内充满水，之后不再需要向水箱人工补水。
３深井泵润滑水系统的特点
该深井泵润滑水系统原理简单，操作方便，很好地解决了水电站坝体渗漏排水系统及水垫塘渗漏排水系统的深井泵润滑水水源问题，具体来讲有以下特点。（１）节能环保、变废为宝。２０１０年９月１７日，国家发展改革委员会颁布了《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》，旨在加强固定资产投资项目节能管理，促进科学合理利用能源，从源头上杜绝能源浪费，提高能源利用效率。水电站建设项目属于固定资产投资项目，根据该办法要求，需要编制节能评估报告。而该深井泵润滑水系统的水源取自于深井泵排至下游河道的废水，属于废水再次利用，积极贯彻和响应了国家节能减排的号召。（２）安全可靠。与坝前取水作为润滑水源相比，即使润滑水取水管破裂，只需要停掉深井水泵，就可以防止事故扩大，安全性大大提高。（３）润滑水水质好。该系统设置了一个不锈钢水箱用来存储润滑水，水箱本身还能起到泥沙沉积作用。因此，由水箱提供的深井泵润滑水泥沙含量少、水质好，有利于延长深井泵轴承寿命。（４）投资较低，经济性好。该系统主要设备包括１个水箱、３个闸阀、１个浮球阀及少量钢管，设备投资与坝前长引水钢管取水相差不大。在第一次使用时，需要将水箱内充满水，之后不再需要向水箱人工补水，真正做到了一劳永逸。（５）占地较小，布置简单，维护方便。该系统的设备可与深井泵共同布置在渗漏排水泵房，设备的体积较小，布置简单紧凑，而且维护十分方便。
４结语
笔者设计的适用于水电站排水系统的深井泵润滑水系统，已应用在越南某水电站的坝体渗漏排水系统中，运行效果良好。这套系统能很好地保证深井泵的安全、可靠、稳定运行，已申请并获得中华人民共和国国家知识产权局的实用新型专利授权［４］，在水电站、水利工程及农田灌溉中有良好的应用前景。
作者：胡雄峰 郑应霞 单位：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
