加强泵站机组设备采购项目技术管理

加强泵站机组设备采购项目技术管理

唐道兰袁国玉

湖北省引江济汉工程管理局430000

摘要：南水北调中线引江济汉进口泵站3400ZLQ40-3.2大型液压全调节轴流泵的设计和制造，以充分满足合同要求为核心，在业主方的有效管理下，通过科学合理的选用水泵模型，采用计算机三维实体造型、实体装配，运用CFD、Ansys等进行流道流体力学分析和水泵部件受力及应力分析，并通过模型试验进行优化验证设计；制造过程采用合理的工艺流程，设置严格的工艺过程控制措施，在政府质监和驻厂监造等有效的质量监管体系的监督下，乙方采用高精度的加工设备和检测器具控制制造质量，叶片等复杂型面采用五轴联动数控加工，并利用三坐标自动检测仪进行检测，大型弯管制造采用了计算机三维造型及放样技术、离子数控切割机切割落料技术、CO2自动保护焊技术、大型焊接工装定位组装技术；设备出厂前，通过严格认真抽查、预装及试验等对水泵主要部件进行验收把关。

关键词泵站机组设备；采购项目；技术管理

进口段泵站概况

引江济汉工程从长江荆江河段引水至汉江兴隆以下河段，进口位于湖北省荆州市李埠镇，干渠向东北穿过荆江大堤，出口为潜江的高石碑镇。引江济汉工程进口段泵站位于荆州市李埠镇，距干渠进口约2.5km，泵站近期规模提水200m3/s、远期提水250m3/s流量，装设7台泵组（其中预留1台泵组的土建安装条件），单泵流量40m3/s，单机功率2800kW，总装机16.8MW。

进口段泵站项目内容主要包括泵站机组水泵、电机、进出水流道及附属设备的设计、制造及安装调试技术指导等，按照以建成现代化、自动化、技术先进的理念，合同约定的水泵相关关键技术指标和重要加工尺寸的精度比国家及行业标准要求更高，为此，如何做好相关业主方的技术管理工作尤为重要。本文结合实际工作，从以下几个方面谈谈泵站机组设备采购项目技术管理工作的经验。

一、加强设计管理，从源头控制水泵质量。

产品质量是设计出来的。根据合同文件约定，业主方负责以设计联络会的形式，组织参建各方对泵站机组设备的设计方案、原材料选用、制造方案及主要工艺进行审核，乙方不因审查结论对设计内容负责。除合同要求外，水泵设计、制造、验收过程控制标准主要依据NSBD1-2005《南水北调泵站工程水泵采购、监造、安装、验收指导意见》、GB/T13008-94《混流泵、轴流泵技术条件》和JB/T5413-2007《混流泵、轴流泵开式叶片验收技术规范》A级以及GB/T10969《水轮机通流部件技术条件》要求进行。

水泵的设计由乙方负责，采用三维设计技术，对主要零件进行三维实体造型、有限元分析，确保零件结构合理、可靠，外形美观，并进行计算机三维实体装配，保证整个水泵设计的正确性以及装拆的可操作性和方便性。

在乙方设计过程中，业主方前后组织了四次设计联络会、数次模型试验审查会，并邀请了国内水泵设计应用领域的相关专家参与审查，从设计阶段，对照合同约定的主要技术指标、主要部件材料选用和结构设计等进行一一对比、质询，不断优化设计，通过乙方先进的设计技术和业主方各项严格的审查，保障了水泵主要零部件的关键性指标和重要加工尺寸的设计精度高于国家标准和规范的要求，从源头控制水泵质量。

二、建设与运行统筹考虑，从设计阶段介入运行管理。

工程建设的目的是通过长期运行最大化的发挥效益、产生价值，因此建设是一个短暂的过程，运行才是重点要考虑的。为了提高泵站运行效率、便于维护检修，引江济汉工程进口泵站选用水利部南水北调工程7#模型，并结合设计结果对模型进行优化，相关性能指标达到世界先进水平，水泵型式、技术指标及主要结构部件特点如下。

1.水泵型式及主要性能技术指标

水泵采用3400ZLQ40-3.2型液压全调节轴流泵，采用竖井筒体式结构，肘形流道进水，水平流道出水，快速闸门断流；水泵与电机刚性连接，轴向力由电机承受。从电机端俯视，泵转向为顺时针方向。该泵结构特点是整个水泵部分都置于竖井筒体内，水泵部件可直接从竖井内吊装，不另设吊物孔，水泵安装和维修方便。

2.水泵结构特点

水泵主要由叶轮部件、泵轴部件、导轴承部件、泵体部件、泵轴密封部件、调节机构部件等组成。

1）叶轮部件：是水泵机组的心脏，由转子体、叶片和转叶机构等组成。

2）泵轴部件：泵轴为空心轴，泵轴下端通过法兰与转子体相联，泵轴与转子体用4个骑缝横销连接，用来传递扭矩；上端与电机轴用精制螺栓刚性连接，泵轴中心孔内设有操作油管，用于提供压力油，调节叶片角度。泵轴能够从电机下机架中通过，装拆泵轴时可以不拆电机定子，方便机组的安装、检修。

3）导轴承部件：导轴承采用分块可调式水润滑轴承，轴瓦材料采用耐老化、性能稳定和耐磨性能良好的弹性金属塑料瓦。轴承结构为分半型式，轴瓦为分块式结构，便于安装检修更换，为保证润滑和冷却，轴瓦内开有轴向水槽，可利用机组本体水自润滑及冷却，如水质较差（如含泥沙等），可外接清水润滑冷却。

4）泵体部件：泵体部件由进口底座、进口锥管、叶轮外壳、导叶体、中底座、弯管、顶盖、上底座等组成；大部分零件都是体积大、重量重，为便于制造及运行维护，在设计中重点要考虑：①满足土建要求，能够从泵井内直接吊装。②结构简单、可靠，并且便于安装和维修。③对于大型的薄壁件，在保证水力性能的同时，充分考虑结构的刚度和强度，防止零件产生变形。

5）泵轴密封部件：采用压盖式填料密封，由填料盒、填料、填料压盖等组成；填料盒、填料压盖为中开分半件，结构简单，安装、维修方便；填料采用耐磨性好及具有良好自润滑性能的聚四氟乙烯纤维盘根，填料利用泵内的水自润滑（如需要可采用外接水润滑）；填料盒顶部设置有集水箱，收集填料中漏出的水并通过水管向外引出，以保持顶盖内干燥、整洁。

三、过程监督是关键，强化主要零部件的制造监管

影响水泵性能和质量的主要零部件包括叶片、转子体、泵轴、叶轮外壳、导叶体等，为确保产品制造质量，根据NSBD1-2005《南水北调泵站工程水泵采购、监造、安装、验收指导意见》和《水利水电设备监造规定》，在主要零部件制造过程，通过监理工程师驻厂监造、建管方巡检抽查和政府质量监督等形式，严格监督制造单位利用先进制造与检测技术，按照设计指标对主要零部件及关键工艺进行质量控制。

1.叶片

叶片又是叶轮部件的关键零件，叶片质量的好坏直接影响整台水泵的水力性能，在水力模型和叶片材质确定后，影响叶片质量的主要因素就是加工精度，因此对水泵叶片提出合理的加工要求就显得尤为重要，为了生产质量优良的叶片，确保叶片型面与模型叶片完全相似，首先从制造工艺及主要控制参数人手，对以下几方面进行重点监控：①要求单片叶片采用整体铸造，叶片型面采用五坐标数控机床加工，与传统的加工方法相比，可以消除加工死角及薄壁处的振动和弹性退让，且表面加工后不用打磨，其精度完全由设备来保证；②叶片型线偏差要求不大于±1.7mm（高于标准±0.15%D的要求），并利用三坐标自动检测仪检测叶片型线；③同组叶片重量差不大于±17.5kg（±1.5%），高于GB/T13008标准：46.8kg（±4%）的要求；④表面粗糙度在Ra1.6以内。

（2）转子体

转子体采用ZG270-500整体铸造，采用数控机床加工；确保叶片与转子体体装配精确、间隙均匀；转子体体上需刻有明显的0°标记线，以便安装、检修时调节叶片角度用；转子体体加工后，单独做静平衡试验，活塞缸做压力试验；转子体安装叶片的四个孔位置偏差不大于±10’，确保安装后角度偏差满足要求。叶轮部件组装后再进行静平衡试验，叶轮部件装配后进行气密封试验检查叶轮的密封性能。

（3）泵轴

泵轴为一空心轴，泵轴材料采用20SiMn号钢整体锻造，泵轴长度为10.25米，操作油管为10.28米，是水泵的最长件；在导轴承轴颈部位采用新工艺堆焊3Cr13不锈钢硬质合金，以提高轴颈部位表面硬度（HRC≥45）；轴颈部位采用专用磨头进行磨加工，表面粗糙度达到0.8μm；填料密封轴颈部位采用加长结构分段使用，当填料档轴颈下部磨损后，可以把填料移到上面，提高泵轴的使用寿命。泵轴经过正火处理和超声波探伤检查，以确保无内部缺陷。

（4）叶轮外壳

叶轮外壳是水泵的重要零件，其直接与叶轮相配合，因此其刚度及壳体的内在质量是设计、制造的关键；叶轮外壳在结构上采用轴向分半结构，叶轮外壳采用ZG270-500铸钢，采用树脂砂造型工艺，提高其铸造质量，采用退火处理消除热应力。叶轮外壳球形段内衬1Cr18Ni9Ti不锈钢，加工完后做水压试验。

（5）导叶体

导叶体采用结构件，导叶体的法兰以及筒体采用钢板焊接而成，可保证良好的外观质量和表面粗糙度；导叶片采用树脂砂造型工艺，单片铸造，材质为ZG270-500铸钢；水泵的导叶片型面采用随形磨加工，再进行手工打磨，表面粗糙度不大于6.3μm，导叶翼型符合图纸要求后再进行划线定位焊接；保证入口节距偏差小于±2%，从而确保零件和图纸一致，也保证了导叶体的水力性能，焊接后进行整体去应力热处理。

四、把好最后一道关，严格按技术文件验收。

通过严格的过程控制，制造过程结束，设备需要进行出厂验收，为保证水泵设备的顺利安装，避免因制造原因影响安装调试，合同和相关验收规范要求的出厂检验项目必须按规定执行，主要包括原材料、无损探伤、结构尺寸、配合尺寸、叶轮部件密封与耐压试验、动静平衡试验、主要部件预装配等，并根据验收项目制定详细的验收大纲、验收记录表等。

通过部件的抽检及预装配，重点检查各部件的密封、间隙和配合情况，如叶轮部件的密封性能、叶片与叶轮外壳间隙等，及时发现并在出厂前解决零部件缺陷及装配中出现的问题，保证水泵在工地安装的准确性和可靠性。

五、结束语

南水北调中线引江济汉进口泵站3400ZLQ40-3.2大型液压全调节轴流泵的设计和制造，以充分满足合同要求为核心，通过模型试验进行优化验证设计；制造过程采用合理的工艺流程，设置严格的工艺过程控制措施，这些先进的制造技术和有效的技术管理措施的实施，使得产品的设计质量、制造质量及性能指标得到了较好保证，实现了水泵设备的一次安装就位和高效平稳运行。

参考文献：

[1]水利部南水北调工程水泵模型同台测试评述关醒凡杨敬江

[2]引江济汉工程泵站机组设备采购项目设计、制造文件日立泵公司