北方华远：喷泉的技术问题探讨

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北方华远喷泉10月19日号讯：

1　泵型选择

水泵是喷泉的主要设备，合理地选择泵型是喷泉设计中的一个重要环节，它对保证喷泉质量，降低工程造价及运行费用都有重要意义。在建造该百米旋转喷泉之前，大明湖公园曾建过一大型喷泉，喷水高度未能达到100m的设计高度，其中一个很重要的原因是水泵选用不当。吸取以往喷泉失败的教训，实际采用丹麦格兰富公司的潜水泵。格兰富潜水泵全部采用不锈钢制造，有良好的耐磨性。不锈钢意味着轻的重量，便于对泵处置，形成低的设备费用，缩短安装及维修的时间。此外，由于采用卧式安装潜水泵，不需要修建泵坑，安装拆卸简单，使用管理方便。
2　喷头结构设计
一个典型的喷头常由喷嘴、喷管、整流器等组成。在设计百米旋转喷泉时，重点解决了喷嘴的收缩角度大小等问题，以实现用最小的压力达到尽可能高的射程，以最小的流量达到尽量大的观瞻。根据流体力学理论，当喷嘴为圆锥形收缩管嘴时，流体由管嘴出流后流股逐渐地收缩，因而流股的流速和动能都增加。这种管嘴的主要用途为增加出口流速以构成动能较大的射流。喷嘴的出流与收缩角度有关，当圆锥角为13°24′时，流量系数达到最大值。在设计喷头时，依据上述原理并借鉴消防喷头的形式，把喷头的收缩角度定为13°。对百米旋转喷泉来讲，喷头射出的水流速度很高，水流发生紊动现象，促使射出的水桩发生散裂。为降低水流的的紊动性，在百米喷泉内装设了一级整流器，在旋转喷泉内装设二级整流器。实际运行表明，经过这样的整流处理，有效地解决了水流向上喷射过程中的散裂问题。
3　旋转喷泉的动力
根据设计要求，旋转喷泉围绕中心主喷泉转动，两个直流喷头射出的水流旋转向上，呈螺旋形状。喷泉的旋转臂长度是4m，喷高25m，国内外尚未有类似的大型旋喷的报道。对于小型旋转喷泉，常利用水的反作用力带动旋转臂转动，但其受水流影响较大，转动速度不稳定。对这样的大型旋转喷泉，利用水流的动能显然很难满足设计要求。实际采用一台电动机作动力，功率5kW。电动机和旋转臂之间的传动方式是齿轮传动，这种传动结构紧凑，可靠耐久，传递的功率大。同时，采用了变频调速技术对电动机进行调速，以获得满意的水流造型效果。
4　旋转喷泉的密封问题
旋转喷泉的水箱由上、下两部分组成。下水箱固定，上水箱在电动机的驱动下转动，上下水箱之间有一很小间隙，由于水箱内压力很大，需妥善地处理密封问题。实际用石棉橡胶盘根作密封材料来封闭水箱之间的间隙，并用压盖压紧石棉橡胶盘根。其紧压程度控制在使密封材料既能保证密封，又尽量减小密封材料与下水箱间的摩擦，以减少功率的消耗，同时让水少量渗出，以润滑密封材料并带走水箱和密封材料所产生的热量。