張成
摘 要 中國(guó)南方地區(qū)汛期暴雨引發(fā)城市內(nèi)澇的問題越來越突出,并引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注和政府部門的高度重視,本文結(jié)合武漢金融港應(yīng)急排澇泵站工程的施工經(jīng)驗(yàn),對(duì)豎井式貫流泵泵站工程的土建施工和設(shè)備安裝施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。
關(guān)鍵詞 豎井式貫流泵;淤泥質(zhì)黏土;安裝與調(diào)試;鋼護(hù)筒;CFD優(yōu)化與模型試驗(yàn)
前言
本文結(jié)合武漢金融港應(yīng)急排澇泵站工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),對(duì)泵站土建施工和設(shè)備安裝施工技術(shù)進(jìn)行探討。金融港泵站主要服務(wù)于金融港地區(qū)光谷大道干管排水系統(tǒng)及濱湖路沿線局部地塊排水,總的匯水面積約為9.2km2。金融港泵站作為金融港地區(qū)應(yīng)急排澇泵站,是金融港區(qū)域超標(biāo)漬水的排除設(shè)施,泵站選址位于秀湖南側(cè),濱湖路以北,濱湖路規(guī)劃公交首末站以東,現(xiàn)狀秀湖明渠以西,面積約8942m2。泵站用地地勢(shì)低洼,平均地面高程約18.2~20.2m。南側(cè)濱湖路為現(xiàn)狀路,現(xiàn)狀路面高程約20.6m。金融港應(yīng)急排澇泵站設(shè)計(jì)流量為Q=40m3/s,工程內(nèi)容主要有豎井式貫流泵站1座,配套閘門5 座,濱湖路雨水截流管(d1200~d2000mm)長(zhǎng)約1.8km,沿湖綠道L=2.1km及金融港泵站北側(cè)洼地清淤等。
1總體施工思路
工程總體施工思路為以泵站主體結(jié)構(gòu)施工為主線,優(yōu)先施工泵房,管理房、閘門、管線施工穿插進(jìn)行。施工前按照交通疏解要求首先進(jìn)行場(chǎng)地圍蔽,依次進(jìn)行泵站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、支撐開挖施工、墊層、主體結(jié)構(gòu)(泵站及管道)、機(jī)電安裝、二次結(jié)構(gòu)、土方回填、道路景觀施工等,綜合管理樓、閘門在具備施工條件時(shí)適時(shí)施作[1]。
2淤泥質(zhì)黏土地質(zhì)條件下的鉆孔灌注樁施工技術(shù)
本工程范圍包括泵站主體結(jié)構(gòu)、二孔箱涵、五孔箱涵、雨水管道、閘門等的施工,地質(zhì)情況主要為淤泥、淤泥質(zhì)黏土,含水量大、流動(dòng)性強(qiáng),基礎(chǔ)主要采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ),樁基直徑為0.8m~1.0m,樁基共489根,工期緊任務(wù)重,樁基施工直接制約著工期,為了加快進(jìn)度,確保樁基的施工質(zhì)量,項(xiàng)目技術(shù)人員進(jìn)行了淤泥質(zhì)黏土地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究,確定采用長(zhǎng)鋼護(hù)筒輔助施工措施。施工要點(diǎn)如下:進(jìn)行旋挖鉆作業(yè)時(shí),護(hù)筒的長(zhǎng)度應(yīng)穿過淤泥層,防止鉆進(jìn)時(shí)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,采取12m長(zhǎng)護(hù)筒(壁厚15mm),為了保證樁徑及成樁質(zhì)量,φ800的樁用φ1000的護(hù)筒,φ1000的樁用φ1200的護(hù)筒。此方法樁基施工操作簡(jiǎn)單,施工快速,能夠確保施工質(zhì)量,且能減少對(duì)地下水的污染,大大地提高工作效率[2]。
3流道CFD優(yōu)化與模型試驗(yàn)
武漢金融港泵站采用豎井式貫流泵,單泵流量10m3/s,共4臺(tái)(一期2臺(tái)),總流量40m3/s。為保證工程的可靠性和安全性,委托了揚(yáng)州大學(xué)進(jìn)行進(jìn)出水流道CFD水力優(yōu)化和水泵裝置模型試驗(yàn)。
3.1 進(jìn)出水流道CFD優(yōu)化
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算方法的改進(jìn),先進(jìn)的計(jì)算機(jī)數(shù)值性能預(yù)測(cè)研究工具-CFD(計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))技術(shù)成為水泵水力優(yōu)化的主流,武漢金融港應(yīng)急排澇泵站工程采用CFD計(jì)算技術(shù)和模型試驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合的方法,依據(jù)實(shí)際工程控制尺寸對(duì)進(jìn)、出水流道進(jìn)行多方案的優(yōu)化比較,提出最優(yōu)方案,給出流道單線圖及斷面尺寸圖。依據(jù) CFD 計(jì)算結(jié)果對(duì)泵裝置在特征工況下運(yùn)行時(shí),進(jìn)水流道、出水流道的水力損失等定量指標(biāo)及內(nèi)部三維流線進(jìn)行分析;同時(shí)根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果,對(duì)豎井貫流泵裝置的能量性能進(jìn)行定量預(yù)測(cè),以此為水泵裝置研制提供理論依據(jù)。
以金融港應(yīng)急排澇泵站工程豎井貫流泵裝置大流量到小流量不同的工況作為優(yōu)化的基礎(chǔ)。豎井進(jìn)水流道、直管出水流道和出水涵洞在 UG 中進(jìn)行參數(shù)化建模,進(jìn)出水流道模型,如圖1和圖2所示。
通過豎井式貫流泵裝置CFD數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,優(yōu)化設(shè)計(jì)的進(jìn)水流道內(nèi)部流速均勻度較高,泵裝置整體效率較高,出水流道水力損失較小,壓力遞變均勻,水流擴(kuò)散較為合理,經(jīng)優(yōu)化的方案整體泵內(nèi)部裝置流線圖,如圖3所示。
根據(jù)豎井式貫流泵CFD計(jì)算,確定了整體泵裝置進(jìn)出水流道單線圖,如圖4所示。
3.2 水泵裝置模型試驗(yàn)
為驗(yàn)證進(jìn)出水流道CFD優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果,從而更準(zhǔn)確地掌握武漢金融港應(yīng)急排澇泵站豎井貫流泵裝置的能量性能、空化性能和飛逸特性等水力性能,確保泵站安全可靠運(yùn)行并高效地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益,模型試驗(yàn)于2017年11-12月在揚(yáng)州大學(xué)流體動(dòng)力工程實(shí)驗(yàn)室高精度水力機(jī)械試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行,試驗(yàn)臺(tái)為立式封閉循環(huán)系統(tǒng)。
在優(yōu)化進(jìn)、出水流道的基礎(chǔ)上,制作模型泵裝置并進(jìn)行了模型試驗(yàn),獲得了金融港應(yīng)急排澇泵站水泵模型裝置的能量、汽蝕、飛逸特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)。武漢金融剛泵站裝置綜合性能曲線[3]。
4主水泵、主電機(jī)及齒輪箱的安裝技術(shù)
4.1 安裝前準(zhǔn)備工作
(1)機(jī)組安裝中心線及高程控制線的測(cè)放
機(jī)組安裝中心線是根據(jù)土建工程機(jī)組中心位置的控制線引至主機(jī)層,用彈線的方法,將中心線彈在主機(jī)層的地面上。
安裝高程控制線是由指定的高程基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)放到廠房機(jī)組兩側(cè)的墻壁上,每臺(tái)機(jī)組兩側(cè)各測(cè)一點(diǎn)。各部位安裝高程就以此點(diǎn)為高程標(biāo)準(zhǔn)控制點(diǎn)。
(2)預(yù)埋部位二期砼表面打糙及中心、高程的修正,基礎(chǔ)可調(diào)墊鐵的部位砼表面打平整,調(diào)整鐵放置后水平,保證底平面與砼有70%以上的接觸面,高程略偏低2mm左右。
(3)設(shè)備出廠及到工驗(yàn)收
協(xié)助監(jiān)理人進(jìn)行設(shè)備的出廠前驗(yàn)收,主設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后,配合監(jiān)理人對(duì)設(shè)備進(jìn)行開箱檢驗(yàn)。檢查運(yùn)輸過程中各項(xiàng)設(shè)備有無損傷,對(duì)照設(shè)備圖紙及裝箱單清點(diǎn),將緊固件、密封件及裝箱部件入庫(kù)保管,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)向監(jiān)理人匯報(bào)。開箱檢查后的電機(jī)設(shè)備妥善保存,做到防雨,防潮,防盜。
(4)檢查清理
設(shè)備安裝前,根據(jù)有關(guān)規(guī)定和圖紙、資料,對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的檢查,以確定合同規(guī)定的各項(xiàng)設(shè)備是否完整和完好;各施工圖紙和所需的資料是否齊全;預(yù)留鋼鋼筋的位置和數(shù)量是否符合圖紙要求。對(duì)上述檢查如發(fā)現(xiàn)有缺件、部件的損壞等情況,書面報(bào)監(jiān)理人,并按圖紙和資料的要求進(jìn)行修復(fù)或其他處理。設(shè)備安裝前,按圖紙和資料的有關(guān)規(guī)定,對(duì)設(shè)備進(jìn)行必要的清理和保養(yǎng)。
(5)埋設(shè)件等的安裝
埋設(shè)件:相互協(xié)調(diào),明確分工,保證不漏埋、錯(cuò)埋。埋設(shè)件滿足施工圖紙和制造廠的規(guī)定,埋實(shí)填設(shè)件外二期混凝土。
埋設(shè)件保管:對(duì)埋設(shè)件的管道、設(shè)備、零件,妥善保管,防止銹蝕和損壞,不沾有影響粘接強(qiáng)度的污物(如油脂等)。
埋設(shè)件監(jiān)護(hù):澆筑混凝土的過程中,派專人監(jiān)護(hù),以保證埋設(shè)件的數(shù)量和位置的準(zhǔn)確。
混凝土強(qiáng)度:基礎(chǔ)二期混凝土在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%以前,不允許在機(jī)組上拆卸重件和進(jìn)行撞擊性工作;在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以前,不放置重物,不擰緊地腳螺栓和啟動(dòng)機(jī)組。
4.2 主水泵的安裝與調(diào)試
(1)將前錐管、葉輪外殼和導(dǎo)體在泵房?jī)?nèi)組裝。
(2)將組裝件吊入機(jī)坑放在基礎(chǔ)支墩上就位,墊好調(diào)整塊,穿好地腳螺栓,調(diào)整高程水平,臨時(shí)固定。
(3)找正水泵中心線和葉輪中心線。
(4)以水泵中心線和葉輪中心線為基礎(chǔ),找正葉輪外殼、導(dǎo)葉體的中心。
(5)將前錐管、葉輪外殼和導(dǎo)葉體的上部分打開,將導(dǎo)軸承安裝在導(dǎo)葉體內(nèi),推力軸承安裝就位。
(6)調(diào)整并找正葉輪外殼、導(dǎo)軸承、推力軸承三者之間的同心,偏差控制在0.1mm之內(nèi)。
(7)澆注地腳螺栓二期混凝土,待達(dá)到強(qiáng)度要求后,擰緊地腳螺栓,并復(fù)查再找正,直至達(dá)到要求。
(8)將泵軸部件吊入電機(jī)坑,從填料密封孔中穿過伸入泵體內(nèi),擱在導(dǎo)軸承及推力軸承上就位,調(diào)整軸向位置及中心。
(9)轉(zhuǎn)輪部件與泵軸部件進(jìn)行組裝,盤車測(cè)量擺度。泵體部件上半部分復(fù)位,測(cè)量葉片與外殼的間隙。
(10)水管路進(jìn)行清洗與耐壓試驗(yàn),各接頭處不泄漏。
(11)操作、控制、保護(hù)和指示裝置進(jìn)行模擬試驗(yàn),動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。
4.3 主電機(jī)的安裝與調(diào)試
(1)主電機(jī)的安裝方法及安裝程序及其調(diào)試按照設(shè)備承包商提供的安裝說明書以及(SL317-2004)、(GBJ81-79)(水輪發(fā)電機(jī)篇)的有關(guān)規(guī)定,并在設(shè)備承包商的技術(shù)指導(dǎo)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行。
(2)主電機(jī)的安裝一般以安裝好的齒輪箱為基準(zhǔn),調(diào)整電動(dòng)機(jī)軸與齒輪箱的同心度及軸向位置,其同軸度偏差不大于0.1mm。
(3)電動(dòng)機(jī)測(cè)溫裝置的安裝符合下列規(guī)定:
1)測(cè)溫裝置進(jìn)行檢查,其標(biāo)號(hào)一致。
2)各溫度裝飾值予以校核,并無異?,F(xiàn)象。
3)總絕緣電阻一般不小于0.5MΩ。
(4)主電機(jī)的試驗(yàn)
1)試驗(yàn)依據(jù):試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 1992-07-01實(shí)施GB 50150-91《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》。
2)試驗(yàn)項(xiàng)目:測(cè)量繞組的絕緣電阻和吸收比;測(cè)量繞組的直流電組;檢查定子繞組的極性及其連線的正確性;定子繞組的交流耐壓試驗(yàn)。
3)主要試驗(yàn)設(shè)備:2500V絕緣電阻表、QJ44型電橋、成套交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備
4.4 齒輪箱的安裝與調(diào)試
(1)齒輪箱的安裝方法及安裝程序及其調(diào)試按照設(shè)備承包商提供的安裝說明書的有關(guān)規(guī)定,并在設(shè)備承包商的指導(dǎo)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行。
(2)齒輪箱的安裝以安裝好的水泵為基準(zhǔn),調(diào)整齒輪箱軸與水泵軸的同軸度及軸向位置,其同軸度偏差不大于0.1mm。
(3)齒輪箱測(cè)溫裝置的安裝符合下列規(guī)定:
1)測(cè)溫裝置進(jìn)行檢查,其標(biāo)號(hào)高一致。
2)各溫度裝飾值予以校核,并無異?,F(xiàn)象。
3)總絕緣電阻一般不小于0.5MΩ。
參考文獻(xiàn)
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