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1、移动式虹吸管防汛抢险设备（移动式虹吸抢险泵）技术研究报告广东省水利水电第三工程局二九年十二月目 录1 引言.12 研究目标和过程.12.1 研究目标.12.2 研究过程.13 第一代移动式虹吸抢险泵的研制.23.1 设备系统组成.23.2 设备的工作原理.23.3 设备的性能参数.23.4 主要部件的结构、性能及作用.33.4.1 主管.33.4.2 进水阀.43.4.3 充水排气管.43.4.4 出水阀.53.4.5 其他部件的作用.54 第一代移动式虹吸抢险泵的生产应用情况. 54.1 应用过程.54.2 应用情况总结.65 第二代移动式虹吸抢险泵的研制.75.1 研究目标.75.2 研究
2、过程.75.3 设备系统组成.75.4 设备的性能参数.75.5 关键技术研究.95.5.1 硬管材料选择.95.5.2 管道接头研制.105.5.3 进水阀研制.115.5.4 泄水阀研制.125.5.5 活动弯头研制.135.5.6 其他主要部件的优化改进.135.6 第二代移动式虹吸抢险泵的整体试验.146 第二代移动式虹吸抢险泵的生产应用情况.157 成果的创造性、先进性.168 应用范围.169 社会效益和经济效益.16-8-1引言在山区的许多小水库，有的没有排洪设施，有的由于年久失修导致排洪设施失效，有的排洪设施能力不够，一旦遇到超常的暴雨，来水量过大，洪水漫坝，这些水库的大坝及下
3、游的人民生命财产就会有极大危险，而全部改造水库的排洪设施一时还难以实现，为应急抢险，就需要有专用的抢险设备，该设备应较轻便能移动，自带动力，组合式，平时存在仓库，一旦有某个水库遇险，就能迅速运到现场组装，快速投入使用，其抽水能力能满足小水库的排洪要求。经查新，目前在国内还没有能完全满足上述要求的设备。常用的水泵需要电源或自带发动机，而且重量较轻（单机重100kg以下，四个人能在山区抬行）方便移动的水泵流量太少能力不足，流量稍大的（500m3/h以上）的水泵重量都超过300kg，装卸及搬运都很困难；一些小水库也在采用虹吸管作为排洪及引水设施，管道跨过坝顶安装，对大坝的影响小，投资少，见效快，除充
4、水排气外运行中不需要动力，但这些设施都是固定安装在一个水库，采用钢管焊接或法兰连接，不能移动，不能实现与其他水库共享。2007年6月12日，广东省防汛防旱防风总指挥部办公室下发关于立即组织制造排洪抢险虹吸管设备的通知（粤防办200737号）要求我局研制移动式虹吸管防汛抢险设备：口径400mm，每套配钢管、PE管总长100米，配备小型灌水设备，采用预灌水方式启动。我局于当年7月研制了第一代移动式虹吸管防汛抢险设备（简称移动式虹吸抢险泵），经过一年的使用，参与了几次抢险任务后，针对第一代设备使用中存在的不足，我局于2008年7月开始进行设备的优化改进，于2009年8月完成了第二代设备的研制工作。2
5、研究目标和过程2.1 研究目标研制移动式虹吸抢险泵，设备性能符合下列要求：1、设备为移动式组合设备，平时各组件存放在仓库，一旦有水库遇险，就能迅速运到现场组装，快速投入使用；2、设备利用虹吸原理工作，运行中不消耗能源；3、设备有较大的抽水能力，流量1000mm3/h以上。4、各部件重量较轻，连接较快，运输安装方便。2.2 研究过程研制工作从2007年6月开始，2009年8月完成，经过了三个阶段：第一阶段：2007年6月到7月，研制生产了第一代设备。第二阶段：2007年8月到2008年6月，第一代设备投入抢险试用。第三阶段：2008年7月到2009年8月，针对第一代设备使用中发现的不足进行优化改
6、进，研制第二代设备。3第一代移动式虹吸抢险泵的研制2007年6月我局接到广东省防汛防旱防风总指挥部办公室要求研制移动式虹吸抢险泵的通知后迅速组织技术人员进行研究、设计，于7月底生产了第一代移动式虹吸抢险泵，并通过了省三防办验收组的验收。3.1 设备系统组成图3.1 第一代移动式虹吸抢险泵系统图设备系统如图3.1所示，设备的主要部件为DN4003-4000的碳钢主管，其他部件还包括进水阀、充水排气阀、定角弯头、短管、出水阀、3KW潜水泵、8KW柴油发电机、配电箱、照明装置等，管道以法兰连接，其中潜水泵、柴油发电机、照明装置为市场采购产品，其他为自行设计制造的部件。3.2 设备的工作原理设备利用虹
7、吸原理工作：进水阀装于水库坝内水面以下，通过钢管和弯头连到坝顶最高处的充水排气阀，再通过钢管和弯头接到坝外低于水库水面处的出水阀；工作时，先用小潜水泵向管道中充水排净空气，然后打开出水阀，利用水库水面和管道出水口的水位差提供动力抽水，运行中不再需要消耗能源。3.3 设备的性能参数1、 管道规格：DN400；2、 管道总长：100米，设备总重：4925kg；3、 最大吸程：6.5m4、 进出水水位差要求： 2.0m。5、 最大流量：2200m3/h。6、 潜水泵功率：3KW；7、 发电机功率：8KW。3.4 主要部件的结构、性能及作用3.4.1 主管图3.4.1 主管如图3.4.1所示，主管采用
8、DN300x3-4000的Q235碳钢管，采用1MPa的钢制法兰连接，单重148kg/条，主管刚性件，是构成管道，实现虹吸的主要部件。1、抗负压能力验算抗负压能按下式计算：P=2 E（/ D）3/（1-2） (1)计算得：P=0.16 MPa,大于设备工作时的最大负压0.1 MPa（1个大气压），满足要求。其中：E为材料的弹性模量（碳钢200000MPa），为材料的泊松比（碳钢0.3）；为管的壁厚（0.003m），D为管的外径（0.42m）。2、正压能力验算PZ=2/D (2).计算得：PZ=3.07 MPa,满足要求。其中为材料的许用拉伸强度215 MPa。3、架空长度计算按装满水的简支梁计
9、算L =1000D（1-（1-2）4）（1-2）2水+4（-2）管 (3)计算得L =20.98m，满足设备安装要求。其中：=/D，水为水的比重10KN/m3、管为管材的比重(碳钢管=78.5KN/m3)。3.4.2 进水阀图3.4.2 进水阀进水阀的作用是充水排气时关闭，运行时自动打开，是单向阀。其结构如图3.4.2所示，采用升降式阀板，阀板中心轴穿过导向架的中心孔，靠自重及管中的水压使阀板下降压紧密封面关闭阀门止水，抽水时水流推动阀板升高开启阀门，进水阀采用法兰连接，自重110kg。3.4.3 充水排气管充水排气管的作用是在设备运行前通过它向管内灌水排净空气，其结构如图3.4.3所示，大管
10、为DN400x3-2000的钢管，进水管为带截止阀的3”镀锌管，排气管为带截止阀的1”镀锌管，法兰连接，重95kg。图3.4.3 充水排气阀示意图3.4.4 出水阀图3.4.3 出水阀示意图出水阀的作用是控制出水，启动设备。结构如图3.4.4所示，由阀体和阀板组成，阀板一侧铰接在阀体上，另一侧装有锁紧手柄，充水时手柄扣紧在阀体上关闭阀板，启动设备时打开手柄，阀板弹开通水。安装时使出水口向上翘，以使水流向上抛出，避免水流直射地面。3.4.5 其他部件的作用定角弯头的作用是实现管道转弯，有45和22.5两种规格，每套配备多个，组合成多种角度以适应地形。短管用以调节管道长度。潜水泵用以向管中灌水排气
11、。柴油发电机用以向潜水泵及照明装置提供电源。照明装置用以为夜间安装提代灯光。4第一代移动式虹吸抢险泵的生产应用情况第一代移动式虹吸管防汛抢险设备（虹吸抢险泵）研制成功后生产了三套设备，在2007-2008、2008-2009两个汛期中先后参加了三次抢险任务。4.1 应用过程1、2008年3月的韶关市新丰县黄龙礤水电站抢险。黄龙礤水电站位于新丰县城上游2公里处，水库坝型为砌石圬工坝，坝顶长70.7米、坝高26米，正常库容36万立方米。该水库无放水通道，无泄洪底孔，至3月15日，水库已接近满库，由于该大坝结构不安全，安全隐患突出，急需降低库水位拆除大坝上部。省三防办急调我局的一套虹吸抢险泵参加抢险
12、排水，成功将水位降低，解除险情。2、2008年6月的广州市从化鱼洞水库抢险。鱼洞水库位于从化市吕田镇，库容80万方，受热带风暴“风神”的影响，水库满水溢流，导致大坝出现裂纹，有垮塌的危险，经过紧急抢险，水库水位有所下降，库容减少到50万方左右，但一旦垮坝其剩余库容仍对下游有较大影响，为确保安全，需要将其下游5公里处的灰山下水库的水位降低，腾也库容，但该水库坝底的泄洪底孔无法打开出水，只靠溢洪道排水，能力不足，省三防办急调我局一台移动式虹吸抢险泵到灰山下水库安装帮助排水，达到了预期效果。3、2009年7月英德黎溪镇粗石坑水电站抢险。粗石坑水电站位于黎溪镇红光村，库容20万立方米，由于7月上旬的连
13、续暴雨，水库主坝出现多处裂缝和泉眼，需要立即降低水位，省三防办急调我局2套移动式虹吸抢险泵到现场安装抽水，配合其他抢险措施，顺利将水位降低，完成抢险任务。4.2 应用情况总结1、设备的实际使用情况证明，第一代设备配套齐全，运行可靠，抽水流量大，能满足小水库抢险的需要。2、存在不足（1）部件重，搬运、安装困难。设备的主要部件主管、进水阀、柴油发电机（236 kg/台）等在山路上需要8个人抬行，一个安装组需要8人，装卸车和安装需要吊机配合，吊机到达不了的地方，安装人数更多，一套设备的安装时间8小时以上。（2）法兰连接速度慢。法兰连接的密封圈安放和螺栓孔对位比较困难，一对法兰有12套螺栓，上紧螺栓的
14、工作量大，而且靠地面螺栓的板手转动空间狭窄，上紧螺栓困难，一个安装小组在地势较好的进方连一节管需要20多分钟，在地势差的地方需要1个小时以上。（3）定角弯头适应地形能力差。设备的弯头角度固定，而水库地形是复杂多变的，管道转弯时只能用多个弯头通过空间扭转的办法凑合出不同的角度，安装速度极慢。（4）进水阀的局部阻力大，影响设备的吸程。（5）管道部件全部为刚性管，接长管路较难。（6）出水阀不具务调节水量、停机功能。5第二代移动式虹吸抢险泵的研制5.1 研究目标针对第一代移动式虹吸抢险泵的不足和山区抢险的实际情况，项目组提出新一代设备的研制目标是：设备总重及部件单重轻，安装快速，操作更简单，可调节水量
15、。综合考虑各种实际情况，提出下列具体指标：1、主要部件单重控制在50kg以内，2个人能较轻松地在山路上抬行；2、研制快速管道接头，能较快地连接且密封可靠；3、研制无级变角弯头，适应各种地形；4、研制新的进水阀，减少阻力，提高吸程；5、解决出水管接长难的问题；6、采用可调节水量和关机的阀门作出水阀。5.2 研究过程新一代的移动式虹吸抢险泵的研制工作于2008年7月从化鱼洞水库抢险后启动，本阶段的具体过程为：1、2008年7月开始进行设备使用情况调查和市场调查，收集有关资料；2、2008年10月开始方案论证，12月完成初步设计和制图；3、2009年1月开始进行方案优化修改， 6月底设计定型；4、2
16、009年7月初开始制造，8月20日制造完毕；5、2009年8月20日-8月26日进行设备现场试验；6、2009年8月30日通过广东省防汛防旱防风总指挥部办公室验收组的验收。5.3 设备系统组成第二代移动式虹吸抢险泵的系统组成如图5-1所示，设备由进水阀、硬管、活动弯头、定角弯头、充水排气管、硬短管、管箍及密封圈、管箍法兰接头、引水软管、水带接头、不锈钢潜水泵、配电箱、汽油发电机、照明装置等部件组成。5.4 设备的性能参数1、 管道规格：DN300；2、 管道总长：113米，设备总重：2055kg；3、 最大吸程：7.5m4、 进出水水位差要求： 1.0m。5、 最大流量：1500m3/h。6、
17、 潜水泵功率：1.5KW；7、 发电机功率：5KW。图5-1 第二代移动式虹吸抢险泵系统图编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第28页 共31页5.5 关键技术研究5.5.1 硬管材料选择 硬管是设备虹吸段的主要部件，它的性能对设备的影响最大。硬管在运行时要承受负压，充水时要承受正压，地面不平或跨过沟槽架空安装时要承受弯矩，综合考虑各项因素后确定硬管的设计指标为：单重50kg/条，最小负压Pf=0.1MPa，最小正压Pz=0.5MPa，最少架空长度L=6m。 抗负压能力是虹吸管最重要的一个指标，也是较难达到的控制性指标，管的抗负压能力与管的材质、直径和壁厚有关，为
18、使管的重量轻又能保证较大的抽水能力，选取不同材质的DN400、DN300两种管径的管进行比较，以负压指标确定管的壁厚，以正压指标和架空长度进行验算，按重量和材料性能确定管材。1、 计算公式（1）壁厚计算由式（1）变换后得：D（Pcr（1-2）/2E）1/3(4)其中：Pcr为负压临界压力，Pcr=KPf= 0.2MPa，K为安全系数，取K=2；（2）正压计算正压根据式（2）计算，要求PZKPz=1.0MPa（3）架空长度计算架空长度根据式（3）计算，要求L L（4）单重计算按4米一节管计算单重Q(kg):Q=1256.6(D-2) 管(5)2、计算结果选择Q235a碳钢管和市场有销售的几种大口
19、径塑料管进行比较计算，各种管的参数和计算结果如下表4.1.3。表4.1.3 序号材质E(MPa)(MPa)管(KN/m3)D(m)(m)PZ(MPa)L（m）4m 管重（kg）最小值选定值1Q235a2000000.321578.50.40.00310.0033.22520.47117.42Q235a2000000.321578.50.3150.00240.0034.09519.9492.333PVC-U30000.322015.00.40.01240.0131.313.32100.514PVC-U30000.322015.00.3150.09780.0101.2711.7060.955ABS
20、25000.322010.60.40.01320.0131.313.6867.016ABS25000.322010.60.3150.01040.0101.27012.0040.637PE6000.3812.59.50.40.02090.0211.3113.4595.018PE6000.3812.59.50.3150.01650.0171.3512.0860.489PP9000.32149.00.40.01860.0191.3313.781.8710PP9000.32149.00.3150.01460.0151.3312.1750.893、管材选定由上表4.1.3可知，在满足负压、正压、架空长度
21、要求后， ABS塑料管的重量最轻，同时根据市场调查， ABS塑料管还具有下列特性：(1)具有良好的抗冲击强度，是PVC管的56倍；(2)管道内壁光滑，水流阻力比钢管少30%；(3)使用温度范围广： -2070；(4)化学性能稳定：无毒无味，能耐酸、碱；(5)采用粘接联接，联接可靠，密封性好，施工方便；(6)经抗紫外线和耐候处理的抗老化ABS管使用寿命长，室外使用10年以上。因此选择抗老化ABS管作为本设备的主管材料，同时为满足重量要求，选定管径为DN300，按照厂家的生产规格，主管的尺寸为：D315x11.4-4000，单重46.1kg，加上管接头50kg。5.5.2 管道接头研制第一代设备采
22、用法兰连接，法兰连接的密封圈安放和螺栓孔对位比较困难，一对法兰有12套螺栓，紧螺栓的工作量大，且靠地面的螺栓的板手转动空间狭窄，上紧螺栓的速度慢，是造成设备安装速度慢的重要原因，为此必须采用新的连接方式。现有用于较大口径的管道快速连接方式主要有管箍连接，如水管的管箍连接和混凝土泵管的管箍连接等，它们都是在正压下工作，密封要求是防止流体向外泄漏，采用的是径向压紧密封，如图5.5.2-1所示，而本设备的管道要承受正、负压，既要防止正压区水外泄，也要防止负压区空气进入管中破坏真空，密封的可靠性要求很高，因此不能直接采用。图5.5.2-1 常用管箍接头示意图图5.5.2-2 新型管箍接头示意图经过多个
23、方案比较和修改，最后确定图5.5.2-2所示的新型管箍接头，新接头管道对接容易，安装速度快，地形较好的地方一个接头的安装时间只需要3分钟，其主要优点为：（1）1个管箍由二瓣组成，用2套连接螺栓连接，管箍可转动，不受地面限制，管道连接工作量小、速度快；（2）采用端面密封，密封可靠。上紧管箍时，通过管箍和管端上的斜面相对滑动产生轴向压紧力，密封可靠。（3）密封圈截面为“L”形，安装前可扣在管端接头上的凹槽中固定，安装时不再需要人工调整而影响安装速度。（4）管箍上紧时可自动调整两管接头的同轴度，对管的准确度要求较低，有效地缩短安装时间。5.5.3 进水阀研制第一代设备的进水阀参考水泵底阀的原理，采用
24、图3.4.2所示的升降阀板式结构，该阀存在如下缺陷：（1） 单重为110kg，较重，不利于运输、安装。（2） 阀板垂直水流，水流要绕过阀板，局部阻力大，降低设备的吸程。图5.5.3 第二代进水阀示意图针对上述缺陷，我们对进水阀进行了研究，设计了图5.4-2所示的新型双门叶式进水阀，其特点为：（1）新阀的阀瓣为二块，装于中间轴上，轴上装有扭簧，抽水时水流推动阀板转动开启，停水时阀板靠扭簧和重力关闭，阀板开关灵活、可靠。（2）阀板开启后与水流方向平行，不影响水的流动，水阻小。（3）阀的重量只有30kg，一个人可轻松搬运。5.5.4 泄水阀研制第一代设备的进水阀没有泄水装置排空管中的储水，不便于拆卸
25、进水阀及吸水管，为此我们研制了图5.5.4所示的泄水阀，可以在拆卸设备时排净进水阀及吸水管中的储水，方便设备拆卸。泄水阀装于进水阀阀体侧面靠近底部的地方，包括连通进水阀内腔的阀体、带有导杆的阀芯、装于阀芯上的压弹、装于阀体外壁弯折状的压杆、连接压杆的拉绳等部件，泄水阀为常闭式，平时阀芯在压弹及阀内水压力的作用下封住阀体出口，泄水时可在岸上拉动拉绳远程打开泄水阀。图5.5.4 泄水阀5.5.5 活动弯头研制管道从水库内到水库外会遇到复杂多变的地形，管道需要的转弯角度也多种多样，第一代设备用多个定角弯头来凑合各种角度速度较慢，新设备设计了新型的可变弯头解决这个问题。活动弯头的结构如图5.5.5所示
26、，弯头的角度变化范围为20-42.5，与定角弯头组合可实现0-90的无级变角。 图5.5.5 活动弯头结构示意图活动弯头的工作原理是：通过弯管内芯（2）在弯管外套（1）中伸缩实现变角，当角度调到位后，上紧螺栓I（6）使压环（4）压紧“O”形圈（3）保证密封，然后上紧螺栓II使管箍法兰（5）箍紧弯管内芯，使弯头角度固定，同时能承受管道的轴向力。经过现场使用证明，活动弯头操作简单，密封可靠，满足设备的要求。5.5.6 其他主要部件的优化改进1、充水排气阀的改进充水排气管的结构没有大的改变，为减少其重量，主要做了如下修改：（1） 与硬管相同，管径由DN400改为DN300，长度由2米改为1.2米；（
27、2） 充水阀由3”截止阀改为2”球阀；（3） 连接方式由法兰连接改为管箍连接。改进后，充水排气管的重量由95kg下降到39.5kg。2、出水阀的改进第一代设备的出水阀（图3.4.3）有如下不足：（1） 打开手柄时阀板立即全开，水流突然达到最大值，水力冲击管道，引起振动；（2） 不能调节出水量；（3） 不能通过关闭出水阀门停机，每次启动设备要重新充水排气；（4） 重量为54kg，较重。经过比较，选择对夹式手动蝶阀作为第二代设备的出水阀门，该阀门重量较轻（32.5kg），启闭时水流不冲击管道，可调节出水量，可通过蝶阀开、停机。3、 充水潜水泵、发电机的改进第一代设备的潜水泵为QY65-10-3，3
28、80V，3KW，发电机为8KW的柴油发电机，优点是流量大，充水快，缺点是较重，水泵重44kg，而发电机则重达236kg ,不利于运输。经比较后第二代设备选用GQS1500型不锈钢潜水泵，220V，1.5KW，重17.6kg，发电机选用SH6500EX型本田汽油发电机，220V，5.6KW，净重75kg，水泵和发电机的重量都大大减少，整条管的充水时间约20分钟，能满足要求。4、增加引水管第一代设备所有管道都为刚性管，接长比较困难，根据使用情况，管道在出水阀以后为正压区，可采用软管，经比较，决定采用DN300的PVC涂塑水带。0.5MPa级的涂塑水带重3.5kg/m，一条 长7.5m，重26.25
29、kg，较轻。水带可成卷搬运，随地形铺展，不受阻碍，连接方便、快捷，因此很好地解决了出水管接长难的问题，可较容易地接长出水管将水引到出水渠中，避免水流冲刷坝基。5.6 第二移动式虹吸抢险泵的整体试验整体试验在水库现场进行，试验的目的为：1、 检验设备的使用性能：整体及各部件的安装操作性、密封性、抗压能力等；2、 测量设备的各主要参数：测量各种吸程时的流量，绘制吸程流量曲线；测量各种进出水水位差时的流量，绘制进出水水位差-流量曲线；确定最大吸程。整体试验于2009年8月20开始在东莞市塘厦虾公岩水库进行，到26日圆满结束，详见广东省三防移动式虹吸管防汛抢险设备试验报告，经过试验验证，本设备各部件结
30、构合理，功能齐全，能满足使用要求，试验结果如下：1、设备各部件重量较轻，除发电机外其他所有部件2个人可以较轻松地搬移，最重的发电机在平地上可由2个人搬运，在较陡的山地上需要4个人搬运；2、一个安装小组4人，密封圈安装、管箍连接速度快， 3分钟可安装一个接头，一套标配设备安装时间3小时；3、汽油发电机启动容易，运行平稳；4、潜水泵运行可靠，充满一条标配长度的管道需时25分钟，能满足要求；5、ABS管及各部件抗正、负压能力满足需要。6、设备的主要参数： 1） 最大吸程：7.5m；2） 进出水水位差要求： 1.0米；3） 流量：最大流量1500m3/h。流量与吸程、进出水水位差、管道长度及弯头数量有
31、关，其中吸程与进出水水位差的影响较大，相互间的关系为：（1） 其他因素不变，吸程越高流量越小。标准配置，水位落差为4米时，吸程-流量曲线见下图5.6-1。（2）其他因素不变，进出水水位差越高流量越大，但吸程超过7米时，水位差不宜超4米，否则管内负压过高，会引起管道振动。标准配置，吸程为1.5米时，进出水水位差-流量曲线见下图5.6-2。（3）管道越长、弯头数量超多，沿程损失越大，流量会相应减少。图5.6-1吸程-流量曲线图图5.6-2进出水水位差-流量曲线图6. 第二代移动式虹吸抢险泵的生产应用情况我局已为广东省防汛防旱防风总指挥部办公室生产了10套第二代移动式虹吸抢险泵，其中4套已于2009
32、年10月分别被调往梅州、潮州、河源、韶关等地抗旱，其中梅州的1套设备已于10月20日装好在五华县七丈寨水库抽水。梅州地区2009年底降水量少，干旱严重，生产和生活用水非常困难，许多水库都已到死水位，而七丈寨水库由于出水涵堵塞，水无法引出，还是满库容，移动式虹吸抢险泵装好后连续运行1个多月，将水库水位降低4米，成功引水约100万方。7、成果的创造性、先进性本项目研制成功的移动式虹吸抢险泵是一种全新的设备，经国内科技查新，未发现有与本项目技术特点相同的“移动式虹吸管防汛抢险设备”的文献报道，设备整体及其中的多个关键部件都是自行设计的，具有原创性，已申报并被国家知识产权局受理了五项专利，具体有以下主
33、要创新：1、该设备是移动式组合设备，功能齐备，配套齐全，各部件重量轻，运输、搬运、拆装简便，投入运行快，利用虹吸原理工作，运行中不需要消耗能源，满足山区小水库的排洪抢险和水库的引水抗旱等的要求，设备整体已申报并被受理了实用新型和发明专利，申请号分别为：200920269778.7、200910221242.2；2、采用抗老化的ABS管作主管，减轻了设备重量，强度高，耐冲击，不受气候影响，使用寿命长；3、自行研制的进水阀重量轻，水流阻力小，具有泄水功能，其结构具有原创性，已申请并被受理了实用新型专利，申请号为：200920238084.7；4、自行研制的管箍接头安装便捷，密封可靠,其结构具有原创
34、性，已申请并被受理了实用新型专利，申请号为：200920238085.1；5、自行研制的活动弯头，实现无级变角，适应地形能力强，其结构具有原创性，已申请并被受理了实用新型专利，申请号为：200920238083.2；6、自行研制了充水排气管，实现了设备的充水和排气功能；7、使用软管作为设备正压区的引水管，使管道接长容易；8、使用对夹式蝶阀作为出水阀，重量轻，可调节水量。8应用范围本项目研制成功的移动式虹吸抢险泵可用于下列情况：1、山区小水库的排洪抢险；2、水库的引水抗旱；3、进、出口具有高差的施工基坑抽水。9、社会效益和经济效益1、本设备可以较好地解决山区小水库的排洪问题，保障水库及下游人民生
35、命财产安全，具有重大的社会效益。2、本设备也可用于水库引水抗旱，社会效益显著。3、本设备运行过程中不需要消耗能源，节能环保，运行成本低，可为使用单位节约大量经费，经济效益显著。4、可为生产企业带来较好的经济效益。移动式虹吸管防汛抢险设备（移动式虹吸抢险泵）研究工作总结广东省水利水电第三工程局二九年十二月一、立项背景在山区的许多小水库，有的没有排洪设施，有的由于年久失修导致排洪设施失效，有的排洪设施能力不够，一旦遇到超常的暴雨，来水量过大，洪水漫坝，这些水库的大坝及下游的人民生命财产就会有极大危险，而全部改造水库的排洪设施一时还难以实现，为应急抢险，就需要有专用的抢险设备，该设备应较轻便能移动，
36、自带动力，组合式，平时存在仓库，一旦有某个水库遇险，就能迅速运到现场组装，快速投入使用，其抽水能力能满足小水库的排洪要求。经查新，目前在国内还没有能完全满足上述要求的设备。常用的水泵需要电源或自带发动机，而且重量较轻（单机重100kg以下，四个人能在山区抬行）方便移动的水泵流量太少能力不足，流量稍大的（500m3/h以上）的水泵重量都超过300kg，装卸及搬运都很困难；一些小水库也在采用虹吸管作为排洪及引水设施，管道跨过坝顶安装，对大坝的影响小，投资少，见效快，除充水排气外运行中不需要动力，但这些设施都是固定安装在一个水库，采用钢管焊接或法兰连接，不能移动，不能实现与其他水库共享。2007年6
37、月12日，广东省防汛防旱防风总指挥部办公室下发关于立即组织制造排洪抢险虹吸管设备的通知（粤防办200737号）要求我局研制移动式虹吸管防汛抢险设备（简称移动式虹吸抢险泵）以满足小水库排洪抢险要求。本研究课题就是进行移动式虹吸抢险泵的研制。二、关键技术及解决思路移动式虹吸抢险泵的研制经历了三个阶段：第一阶段为第一代设备的研制生产，第二阶段为第一代设备的使用，第三阶段是对第一代设备的优化改进，研制第二代设备。在整个研究过程中我们解决了一系列技术难题，其中关键技术及其解决思路如下：1、选择主管材料硬管是本设备的主要部件，其性能要满足下列要求：1）有足够的刚性，能承受最大1个大气压的负压；2）有足够的
38、强度和韧性，能耐正压、耐冲击和一定长度的架空安装；3）为方便运输和安装，硬管的重量不能太重；4）为保证抽水流量，管径不能太小；5）管道材料要有较好的耐候性和耐老化性能以保证设备的寿命。针对上述要求，第一代设备采用DN400x3的碳钢管，其它性能都能很好地满足要求，但管的单重太重（148kg），运输和安装困难，第二代设备对硬管的材质进行了重新比选，选用轻质高强的抗老化ABS塑料管作硬管，使一节管重降到50kg，完全满足了设备的要求。2、研制新型管箍接头由于是组合式设备，管道的连接必须是可拆卸的，同时为保证空气不进入管道破坏真空，接口的密封必须可靠，第一代设备采用常规的法兰连接，能达到可拆卸、密封
39、可靠的要求，但法兰连接安装工作量大，速度慢，第二代设备研制了新型管箍接头，安装速度快，密封可靠。3、研制进水阀进水阀要求是单向阀，管道充水排气时能自动关闭，工作时能自动打开。第一代设备的进水阀参考水泵底阀的原理，采用升降式阀板，基本满足使用要求，但该阀重量重(110kg)，水阻大，第二代设备重新设计了进水阀，采用双门叶式阀板结构，新阀重量轻（30kg），水阻小。4、研制泄水阀由于进水阀是单向阀，停机时进水阀及吸水段管中充满水，会给设备拆卸造成不便，第二代设备研制了泄水阀，泄水阀装于进水阀阀体侧面靠近底部的地方，可在岸上拉动拉绳远程打开泄水阀排净设备中的储水，方便设备拆卸。5、活动弯头的研制管道
40、要从水库内引水就要跨过坝顶接到下游，需要转多个弯，途经的地形复杂多变，管道需要的弯曲角度也不相同，第一代设备全部采用22.5的固定弯头，在使用中遇到了不便，第二代设备研制了活动弯头，实现了无级变角。6、充水排气阀的研制设备是利用虹吸提水原理进行工作，运行前要对管道内充水以排净空气，为此研制了充水排气阀，以满足设备的使用要求。7、出水控制出水采用对夹式手动蝶阀进行控制，阀门重量轻，控制灵活、可靠。8、引水设备出水阀以后为正压区，采用软管引水，可较方便地将水引到排水渠中。三、主要技术特点移动式虹吸抢险泵由进水阀、硬管、定角弯头、活动弯头、充水排气阀、出水阀、引水软管、潜水泵、发电机、配电箱、照明灯具等主要部件组成，管道以管箍连接，平时以单件形式存放在仓库，用时运到现场组装成整体使用。设备利用虹吸原理进行工作：进水阀装于水库坝内水面以下，通过硬管和弯头连到坝顶最高处的充水排气阀，再通过硬管和弯头接到坝外低于水库水面处的出水阀；工作时，先用潜水泵向管道中充水排净空气，然后打