如何优化灯泡配置型式以提高效率？

1.灯泡体后置（叶轮—导叶体—电机）

如图5-2所示为灯泡体后置型式，该型式结构紧凑，但导叶体一般需针对贯流泵专门设计，在导叶部有必要通过叶角操作系统，润滑油系统，结构相对复杂，相对于灯泡前置型，水泵效率会有所下降。

2.灯泡体前置（电机—叶轮—导叶体）

如图5-3所示。由于电机与叶轮之间需设渐缩管，所以水泵的轴向尺寸较长。前置时导叶体可采用普通轴流泵的导叶体设计，结构简单。

3.灯泡体前后置对水力性能的影响

（1）理论分析：

1）进水流道为收缩流道，对水力性能的影响相对较小，流态比较平稳、均匀。灯泡体置于其内，对效率影响相对也较小。

图5-2　灯泡式水泵机组总图（灯泡体后置直连方案）

1—引水垫；2—导水管；3—转轮室；4—轴封；5—泵轴承；6—配水环；7—同步电动机/发电机；8—盖板；9—灯泡头；10—导水锥；11—叶片；12—控制环；13—主轴；14—人孔盖；15—灯泡体支撑；16—转轮体内盖；17—法兰；18—电机轴承

图5-3　灯泡式水泵机组总图（灯泡体前置直连方案）

出流道为扩散流道，流道的扩散角大小对水力性能影响相对较大，若灯泡体后置，为保持一定的流速，必须要选择较大的扩散角，这就增大了扩散损失，降低水泵效率。

因此，灯泡体前置比后置的效率一般稍高，但高多少尚不能做定量的分析。

2）当采用灯泡体前置时，进水流道有流道式和开敞式两种。(www.xing528.com)

a）流道式：灯泡体完全在流道内。由于灯泡体占据了进水流道一定的长度，为了获得平稳的进水流态，必须要增加进水流道的长度。灯泡体后置时，进水流道长度一般2.5～3.5D（D为水泵转轮直径），灯泡体前置时，进水流道则要增加到5.0～5.5D。

b）开敞式：灯泡体一半在流道内，一半在流道外，这种型式进水流道短。进水流态平稳性和均匀性差，对水力性能有较大影响。

在灯泡体前置时，由于上流障碍物的影响，在叶轮的出口会出现一些剥离流的现象，有可能对吸入性能产生影响。

（2）研究成果及实用业绩。中国水利水电科学研究院在上个世纪20世纪80年代，为南水北调工程进行了灯泡贯流式水泵转轮研究和试验工作，其中包括同一流道内后置与前置的比较及灯泡体前置时应用开敞式流道的试验。其流道长度如下：

1）可逆式流道（淮安三站所用，灯泡体后置）：进水3.5D，出水5.5D。

2）开敞式流道（灯泡体前置，其一半在流道外）：进水1.5D，出水4.5～5.5D。

根据试验结果与分析认为：采用相同转轮，而且导叶设计参数和设计方法相同，即导叶的进、出口角度和进、出水边相对于轴平面的布置位置相同，可逆式流道灯泡体后置与开敞式流道灯泡体前置及一般灯泡体后置其水力性能差别不会很大，三者的特性曲线基本上可以互相通用。

在设计院关于淮阴三站水泵机组选型资料中有关于前置灯泡贯流泵流道优化计算结果：进水流道长度5.4D，出水流道长度5.9D。其进水流道比通常要长1.9D，如按D=3.3m计算，泵站厂房宽度要增加6m左右，这就增加了厂房造价。

4.前置与后置对泵组结构等的影响

（1）对泵组支撑结构及稳定性的影响。后置时，由于导叶总是后置的，即在转轮出水流道一侧，它起到了支撑灯泡体的作用，此种情况下，无论灯泡体采用底部主支撑还是采用管形柱称为管形座为主支撑，泵组的稳定性都会因为导叶的支撑作用而提高，灯泡体沿轴向是多点支撑，稳定性好。

前置时，由于导叶在出水流道侧，对泵组不起支撑作用，因此灯泡体的支撑结构设计要加强，以保证泵组的稳定性。因此它的稳定性稍差。

（2）对泵组推、导组组合轴承结构的影响。过去生产的贯流泵是后置的，直联贯流泵的推、导组合轴承与水电机组完全相同，有多年和大量产品的设计、运行实践经验，安全、可靠。

它的主推力轴承在电机外侧，工作人员可接触到，安装调整容易，易于保证安装质量，维护和检修方便。

灯泡体前置时，主推力轴承变为电机内侧，安装时工作，人员要钻入电机内进行安装调整，很不方便。轴承油箱内充满压力油（压力约1.5kg/cm2），一旦漏油就会流到电机内。泵组运行时，工作人员难观察，接触不到主推力轴承，维护、检修不便。