灌区泵站技术更新改造

【摘 要】 灌区泵站技术更新改造工程，需复核原泵站设计及设备的合理性。水泵进口淹没水深能否满足水泵正常运行要求，并考虑到不影响到泵站整体结构强度要求。采用侧向节能型拍门作为机组断流措施，能够大大减少能量损失，节约大量能源。
【关键词】灌区；泵站；排灌；增加流量；淹没深度；排涝；技术更新改造；节能降耗 
　　灌区泵站技术更新改造工程，和新建泵站有所不同，需考虑原建筑物、设备安全鉴定等级，原有厂房结构、设备布置等诸多限制因素，并依据灌区规模、近期实际水文资料复核原泵站设计及原有设备的合理性。根据《泵站安全鉴定规程》要求，对二类设备进行维护保养，对三类设备进行更换维修，对四类设备进行更换。通过对水泵电动机组、附属设备、辅助设备进行更新改造，以达到技术先进、高效节能的目标。 
　　德惠市松沐灌区是国内大型灌区之一，松沐灌区泵站现场安全检测鉴定书中，泵站建筑物安全类别部分将松沐灌区各泵站泵房均鉴定为三类；机电设备安全类别除大岗电灌站、张家屯排灌站为三类外，其余均为四类，断流设施方面，原泵站拍门均鉴定为四类。 
　　经复核分析，松沐灌区原泵站中有几个站原设计选型不合理，泵型选择失误，水泵转轮安装高程、水泵进水口高程不符合运行工况，水泵进水口淹没深度严重不够，导致泵站无法抽水或不能保证连续运行及不能在正常水位下运行，但这些泵站设备鉴定属于三类，不能更换，只能考虑选择更换适合原水泵尺寸的转轮，况且泵房鉴定也属于三类，不能重建，只能修缮，原泵站结构不能改变，这样给设计选型增加了很大的难度。在充分考虑到这一系列问题之后，选择了与原水泵能够匹配的新型高效转轮，并且采用了泵下进水口地面局部凿除及加长水泵叶轮以上导水部分的方法，以解决水泵进水口淹没严重深度不够的问题。具体改造方法如下述： 
　　1 大岗电灌站 
　　根据泵站基本参数、净扬程范围，复核确定泵站扬程。 
　　复核水泵配套的电机功率，按泵站设计规范留有1.05～1.1倍的余量，结合电机的功率标准，原有的电动机185KW容量满足要求。对配套电机进行大修，考虑更换定子、转子线圈及轴承。 
　　原水泵进口淹没水深不能满足水泵正常运行要求。本次改造设计将井筒中部加长370mm，淹没深度为960mm。满足流道进出水口淹没水深的要求和水泵汽蚀性能的要求。原进水池池底高程154.75m，为满足水泵正常运行要求要求，并考虑到不影响到泵站整体结构强度要求，在水泵进水口下方局部降低430mm，局部降低部分底高程为154.32m。 
　　对拍门进行更换，每台机组设置一只侧向节能型拍门作为机组断流措施。 
　　2 张家屯排灌站 
　　张家屯排灌站始建于1966年，装有5台700DFZLB-85-155型立式轴流泵，提水流量为5.6m3/s ，配套JSL12-8型电机，总装机750kW。泵站设计净扬程6.15m，总扬程为7.9m。 
　　根据规范要求，对原泵站5台机组进行更换维修。 
　　本次改造设计后的水泵满足泵站设计流量和设计扬程的要求情况下，需要更换原水泵转轮、轴承及加长水泵叶轮以上导水部分。 
　　复核水泵配套的电机功率，原有的电动机155kW容量不能满足设备运行要求。选取电动机容量增加至180kW。 
　　原水泵的进水口淹没水深严重不足，不能满足水泵正常运行要求。本次改造设计将水泵叶轮以上导水部分增加950mm长直管段。以满足流道进出水口淹没深度的要求。叶轮中心线高程为153.42m，水泵吸水口高程152.97 m，淹没深度为1230mm。满足流道进水口淹没水深的要求和水泵汽蚀性能的要求。 
　　断流设施方面，原泵站采用的拍门属于老式传统产品，本次改造设计对拍门进行更换，经技术经济比较，采用侧向节能型拍门作为机组断流措施，大大减少了能量损失，可节约大量能源。 
　　泵站节能设计主要包括对设备的选型、参数和能量指标选择，通过技术经济、环境保护和节能降耗等综合分析，确定合理的水力系统更新改造设计方案和运行方式。 
　　根据泵站的设计扬程、设计流量、泵站的任务及重要性等，合理选择更新泵型。 
　　根据能源单耗计算公式：e=E/（QHst）=E/（γQHstt） 
　　其中： 
　　e――能源单耗， kW /（Ktm） 
　　E――t时段泵站消耗的总能量， kW/h 
　　Hst――同一时段泵站的平均扬程，m 
　　γ――同一时段泵站水源水的重度，kN/m3 
　　Q――同一时段泵站的平均提水流量，m3/s 
　　t――同一时段泵站的提水总时数，h 
　　灌区更新改造后能源单耗值为1.14～1.19，满足《泵站更新改造技术规程》中规定的电力灌排泵站的能源单耗不应大于5KW h/（kNm）的要求，本项目在节能方面将会带来良好的经济效益。 
　　电气设计优先选用技术先进、经济适用和节能的成套设备和定型产品，替代泵站中需淘汰产品。为降低变压器空载损耗，变压器采用S11系列。 
　　在站用电低压配电设计中，熔断器、热继电器、信号灯等低压电器采用新系列节电型产品，从而降低元器件自身功耗，达到节约电能的效果。 
　　另外，灌区各泵站设计中增加软启动装置来改善电动机的启动特性，降低电动机的启动电流，保证电网电压的波动在所要求的范围内，满足泵站节能降耗的运行要求，达到节能的目的。 
　　照明方面，考虑在泵站主、副厂房内均采用高效节能型灯具，并充分利用自然光，使之与室内人工照明有机地结合，从而节约人工照明电能。 
　　以上两座泵站的改造设计过程中，存在着一个突出的矛盾，那就是由于多年的水位变化，原来的设备已经不能适应现在的实际扬程要求，但按照安全鉴定报告设备不能更换，厂房结构不可变动。这就造成在设计中需要一味的迎合原设备及厂房尺寸，以至于不能选用更合理、更经济的设备，增大了安装的难度，造成经济上的浪费，能源上的浪费。