濟(jì)南大明湖百米旋轉(zhuǎn)噴泉(1)

1、濟(jì)南大明湖百米旋轉(zhuǎn)噴泉(1)摘要：百米旋轉(zhuǎn)噴泉在我國是第一次建造，介紹了該工程的概況及主要設(shè)備，并就泵型選擇、噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計、旋轉(zhuǎn)噴泉的動力及密封等問題作了探討。 要害詞：噴泉 泵型選擇 噴頭設(shè)計 abstract: the first revolting spring fountain with a jet-height of 100m has been constructed in jinan, the capital city of shandong province. the general situation and the design categories such as the

2、selection of jet-pumps, the structure of nozzles and the driving and the sealing arrangements of the revolving fountain are presented.大明湖是泉城濟(jì)南一聞名旅游景點(diǎn)，湖光山色，景色秀麗。近期，大明湖公園在景區(qū)內(nèi)建造了一組大型噴泉，使得大明湖更具動感和立體感。其中心主噴泉噴高超過100m，氣勢磅礴；旋轉(zhuǎn)噴泉圍繞主噴泉轉(zhuǎn)動，噴射25m之高，交錯飛舞；兩組斜噴似彩虹，交叉噴射，飛越跨度28m。整個工程造型獨(dú)特新奇，成為大明湖標(biāo)志性景觀。1工程概況大明湖是諸泉水匯集而成

3、的天然湖泊，水面面積4.6105m2，湖水深2m3m，雨季和枯水季水位差約15cm。百米旋轉(zhuǎn)噴泉就建在這樣的天然湖泊內(nèi)，控制室建在岸邊，湖底埋設(shè)電纜線。整個工程于1998年10月投入運(yùn)行。百米旋轉(zhuǎn)噴泉的平面圖見圖1，噴泉剖面圖見圖2，主要設(shè)備見表1。圖1百米旋轉(zhuǎn)噴泉平面圖圖2百米旋轉(zhuǎn)噴泉剖面圖表1“百米噴泉”主要設(shè)備噴頭 水泵 電機(jī)名稱 數(shù)量 水壓mh2o 流量m3h 型號規(guī)格 臺數(shù) 揚(yáng)程m 流量m3h 轉(zhuǎn)速rmin 電壓v 功率kw單只 合計 單臺 合計 單臺 合計50百米直流噴頭 1 150 430 430 sp2156 2 150 215 430 2900 380 130 26030可調(diào)

4、直流噴頭 2 30 160 320 sp16031 2 50 160 320 2870 380 37 74中心主噴泉噴嘴直徑50mm，總高度2380mm，穩(wěn)流箱直徑1000mm(見圖3)。噴嘴用鑄鋼制作，其余結(jié)構(gòu)的材料均為a3鋼。噴頭內(nèi)設(shè)一級整流器。潛水泵流出的水首先進(jìn)入穩(wěn)流箱，以改善水流條件。潛水泵采用臥式放置在水泵箱內(nèi)，水泵箱上部設(shè)不銹鋼網(wǎng)罩，以過濾水中雜質(zhì)。用2臺sp-215-6潛水泵供水。經(jīng)實(shí)測，噴泉最大噴水高度達(dá)108m。圖3百米旋轉(zhuǎn)噴泉示意圖旋轉(zhuǎn)噴泉有2個直流噴嘴，用鑄銅制造，噴嘴直徑30mm，旋轉(zhuǎn)臂長度4m，旋轉(zhuǎn)噴頭與sp潛水泵之間采用雙支頭整流器連接。旋轉(zhuǎn)噴泉由電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)功

5、率5kw，采用變頻技術(shù)對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，以獲得滿足造型效果。用2臺sp-160-3-1潛水泵向旋轉(zhuǎn)噴泉供水，潛水泵放置在水泵箱內(nèi)。經(jīng)實(shí)測旋噴高度達(dá)25m，造型呈螺旋外形。噴泉的基礎(chǔ)全部采用鋼管樁。中心主噴泉設(shè)備下打入6根300無縫鋼管樁，兩水泵箱下打入6根200無縫鋼管樁。通過法蘭，噴泉設(shè)備基座和水泵箱支撐在鋼管樁基上。潛水泵容量較大，采用的啟動方式是自耦減壓啟動，降低了電機(jī)的啟動電壓和啟動電流。百米旋轉(zhuǎn)噴泉自投入運(yùn)行以來，平均天天工作3h4h，最長曾達(dá)到7h，運(yùn)行狀況良好。: 1 2技術(shù)問題探討2.1泵型選擇水泵是噴泉的主要設(shè)備，合理地選擇泵型是噴泉設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)，它對保證噴泉質(zhì)量，降低

6、工程造價及運(yùn)行費(fèi)用都有重要意義。在建造該百米旋轉(zhuǎn)噴泉之前，大明湖公園曾建過一大型噴泉，噴水高度未能達(dá)到100m的設(shè)計高度，其中一個很重要的原因是水泵選用不當(dāng)。吸取以往噴泉失敗的教訓(xùn)，實(shí)際采用丹麥格蘭富公司的潛水泵(見表1)。格蘭富潛水泵全部采用不銹鋼制造，有良好的耐磨性。不銹鋼意味著輕的重量，便于對泵處置，形成低的設(shè)備費(fèi)用，縮短安裝及維修的時間。此外，由于采用臥式安裝潛水泵，不需要修建泵坑，安裝拆卸簡單，使用治理方便。2.2噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計一個典型的噴頭常由噴嘴、噴管、整流器等組成。在設(shè)計百米旋轉(zhuǎn)噴泉時，重點(diǎn)解決了噴嘴的收縮角度大小等問題，以實(shí)現(xiàn)用最小的壓力達(dá)到盡可能高的射程，以最小的流量達(dá)到盡量

7、大的觀瞻。根據(jù)流體力學(xué)理論，當(dāng)噴嘴為圓錐形收縮管嘴時，流體由管嘴出流后流股逐漸地收縮，因而流股的流速和動能都增加。這種管嘴的主要用途為增加出口流速以構(gòu)成動能較大的射流。噴嘴的出流與收縮角度有關(guān)，當(dāng)圓錐角為1324時，流量系數(shù)達(dá)到最大值。在設(shè)計噴頭時，依據(jù)上述原理并借鑒消防噴頭的形式，把噴頭的收縮角度定為13。對百米旋轉(zhuǎn)噴泉來講，噴頭射出的水流速度很高，水流發(fā)生紊動現(xiàn)象，促使射出的水樁發(fā)生散裂。為降低水流的的紊動性，在百米噴泉內(nèi)裝設(shè)了一級整流器，在旋轉(zhuǎn)噴泉內(nèi)裝設(shè)二級整流器。實(shí)際運(yùn)行表明，經(jīng)過這樣的整流處理，有效地解決了水流向上噴射過程中的散裂問題。2.3旋轉(zhuǎn)噴泉的動力根據(jù)設(shè)計要求，旋轉(zhuǎn)噴泉圍繞中

8、心主噴泉轉(zhuǎn)動，兩個直流噴頭射出的水流旋轉(zhuǎn)向上，呈螺旋外形。噴泉的旋轉(zhuǎn)臂長度是4m，噴高25m，國內(nèi)外尚未有類似的大型旋噴的報道。對于小型旋轉(zhuǎn)噴泉，常利用水的反作用力帶動旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動，但其受水流影響較大，轉(zhuǎn)動速度不穩(wěn)定。對這樣的大型旋轉(zhuǎn)噴泉，利用水流的動能顯然很難滿足設(shè)計要求。實(shí)際采用一臺電動機(jī)作動力，功率5kw。電動機(jī)和旋轉(zhuǎn)臂之間的傳動方式是齒輪傳動，這種傳動結(jié)構(gòu)緊湊，可靠耐久，傳遞的功率大。同時，采用了變頻調(diào)速技術(shù)對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速，以獲得滿足的水流造型效果。2.4旋轉(zhuǎn)噴泉的密封問題旋轉(zhuǎn)噴泉的水箱由上、下兩部分組成。下水箱固定，上水箱在電動機(jī)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，上下水箱之間有一很小間隙，由于水箱內(nèi)壓力很大，需妥善地處理密封問題。實(shí)際用石棉橡膠盤根作密封材料來封閉水箱之間的間隙，并用壓蓋壓緊石棉橡膠盤根。其緊壓程度控制在使密封材料既能保證密封，又盡量減小密封材料與下水箱間的摩擦，以減少功率的消耗，