淺談馮家山灌區槐原泵站技術改造

郭永吉 趙宏章

（1.寶雞市水利水電規劃勘測設計院 陜西 寶雞 721000；2.寶雞市馮家山水庫管理局 陜西 寶雞 721300）

1 問題的提出

馮家山水庫灌區槐原泵站位于鳳翔縣尹家務鄉槐牛村，共設有三級抽水，三級累計總揚程101.4m，安裝11臺機組，總裝機2570kW（一級4臺，裝機1360kW，二級4臺，裝機1000kW，三級3臺，裝機210kW）。

槐原一級泵站在馮家山水庫灌區總干渠樁號18+100處設閘引水，原設施灌溉面積5.45萬畝，本級灌溉面積0.42萬畝，設計引水流量2.12 m3/s，設計揚程45.47 m。裝設四臺水泵機組，其中20Sh-9A型水泵3臺，配JSQ-1410-6型電機 380kW3臺，14Sh-13型水泵1臺，配套JS135.7-4型220kW電機1臺，總裝機功率1360kW。

泵站自1978年建成以來，已運行30多年，對灌區農業生產和經濟發展發揮了重要作用。而泵站在建設時期，由于受歷史條件限制，技術落后，主要機泵和電氣設備已屬淘汰產品。泵站自建成后一直擔負著灌溉任務，年運行時間長，機組、電氣設備和工程設施老化失修嚴重，效率下降，能耗增加，效益降低，運行和管理成本增加，自動化水平較低，操作難度增大，監測手段落后，事故率高。根據泵站安全鑒定結論及水利部復核意見，槐原一級泵站建筑物為四類，機電設備和金屬結構為四類，泵站綜合評定為四類泵站，即為更新改造項目。

為了充分利用水資源，確保農業增產農民增收，依照上級主管部門的統一安排，陜西省水利廳以陜水規計發（2009）129號文對馮家山水庫灌區槐原一級泵站及其變電站更新改造工程初步設計進行了批復。按照初步設計批復的內容和要求，我們對槐原一級泵站進行了技術改造，改造后經試運行，達到了設計要求，取得了明顯的技術經濟效益。

2 技術改造措施

所謂的技術改造是指泵站因設施、設備技術升級等需要，利用技術手段進行的一種綜合性改造措施。在技術改造上，我們主要采取了以下措施。

2.1 選用節能高效的水泵電機

根據泵站安全鑒定的結論和復核結果，槐原一級泵站機電設備和金屬結構為四類。主水泵指標水平明顯落后，屬國家淘汰產品，在本次改造選型時，我們立求做到在設計揚程時，應滿足設計流量要求，且泵效率要高；在平均揚程時，泵應在高效區工作；在最高和最低揚程時，泵應能安全、穩定運行。通過主水泵工作范圍復核，選出了較為經濟合理的20Sh—9A、14Sh—13兩種泵型。同時為了減少水泵葉輪磨損和腐蝕，我們要求制造廠家對葉輪進行了改進，如在葉輪表面噴涂高分子耐磨漆等，這樣不但能延長葉輪壽命，也有利于水泵效率的提高。經廠家在水泵出廠前檢測，20Sh—9A效率由制造前的74%提高到76%，14Sh—13效率由制造前的72%提高到80%。

電動機是泵站的主要設備之一，電機選擇的正確與否將直接影響泵站裝置效率及泵站機組能否安全運行。在泵站技術改造時，對電動機的選型，我們按照相關要求，結合實際狀況，從類型上采用籠型三相異步電動機；在Y系與J系列異步電動機同等時，選用比較超前的Y系列異步電動機；電機底座要求由鋼板焊接成箱式結構；外殼防護等級為IP23，定子采用F絕緣和外壓裝工藝，使其具有良好的絕緣性能和防潮能力；改電動機電壓等級由原6kV為10kV，機組采用全電壓直接起動方式；經過考察、分析與比較，最后我們選用了Y4505—6、Y4001—4三相異步電動機。

通過實際運行觀察，該電機美觀大方，體積小，重量輕，噪聲低，振動小，防護性能好；經改造10kVF級絕緣后，它還具有良好的防潮、抗老化、耐熱性能，運行安全可靠，在延長電動機使用壽命方面效果顯著。

2.2 改造進水前池

原進水前池為上世紀七十年代所建的漿砌石護面防滲，經過三十多年的運行，池壁剝蝕風化嚴重，多處裂縫滲漏，在非灌溉季節池內積水，使廠房內機坑滲水，機組受潮；特別是進水前池長寬比不協調，擴散角偏大，擴散角大約為70°，導致水流不順暢，水流條件差，使前池內水流易產生旋渦。針對此類問題，我們采取具體問題，綜合分析，分類處理的辦法進行。為防止進水前池入滲廠房基礎，除對機房基礎與防水墻基礎分建，二者互不影響外，還對進水前池側墻內壁掛鋼筋網片，用100mm厚C20細石砼澆筑；砼澆筑完成后，表面采用1∶2防水水泥砂漿抹面，伸縮縫利用新型材料P—PTN填充。為滿足水流順暢，流速均勻，按照泵站設計規范，對進水前池采用正向進水方式，擴散角控制在40°以內，通過實際運用，既達到了防滲要求，又改變了池內水力條件。

2.3 方案設計優化

槐原35kV變電站兩臺主變壓器（總容量4500kVA）10kV低壓側原匯流干線為架空裸露的鋁排進入高壓開關室，布線混亂、架設高度低，容易造成事故的機會多，安全運行可靠性差，鑒于該變電站位置重要、規模較大的特點，我們按照實際運行方式，經過合理的優化，改匯流干線架空裸露的鋁排為動力電纜地埋纜溝敷設。這樣既確保了院內整潔、美觀，又提高了變電站運行安全的可靠性，也達到了接線簡單可靠，操作檢修方便，節約投資之目的。

在槐原一級泵站設計改造中，10kV高壓電動機、電動閘閥、電液蝶閥等設備動力電纜均為地埋纜溝敷設。這樣纜溝與廠房內進水、出水管道發生交叉，纜溝占據空間減小，電纜敷設難度增大，若長期運行電纜受潮，泵站運行的安全、可靠性將受到影響，為此，根據工程實際情況，改地埋纜溝支架敷設動力電纜為懸挑板支架安設動力電纜。他不但解決了動力電纜敷設與廠房內進出水管道交叉難敷設的矛盾，又使廠房內機坑空間利用率增大。

2.4 吸水管加裝嗽叭口

泵站吸水管路進口有無喇叭口，對提高泵站管路的運行效率有著重要作用。由管路局部阻力系數值可知，吸水管路無喇叭口時，進口阻力系數為0.5，有喇叭口時阻力系數為0.2。顯然吸水管路進口安裝喇叭口以后，可以減少管路的局部水頭損失。在本次槐原一級站改造過程中，我們吸取以往泵站一直無喇叭口運行的經驗教訓，在安裝進水管路時，加裝了吸水管嗽叭口，達到了減少管路局部水頭損失之目的，取得了比較好的經濟效果。

2.5 提高水泵電機的安裝精度

水泵與電機的同心度是否符合安裝精度要求，是影響泵站機械傳動效率和機泵安全運行的重要困素。原一級泵站機組安裝于上世紀七十年代后期，由于受當時技術條件的限制，使水泵與電機的同心度超出允許誤差范圍，機組運行時不平穩、易產生震動。在本次改造過程中，我們根據制造廠家的產品說明書，從水泵縱橫中心線找正、水平找正、標高找正等關鍵技術環節著手，嚴格控制設備安裝技術指標，并將其安裝指標在實際施工中提高一個等級。經安裝檢測，水泵主軸的水平誤差未超過0.3mm/m，在水泵與電機找正同心度的情況下，軸向間隙誤差控制在0.1mm，徑向間隙誤差控制在0.05mm以內；水泵與電機聯軸器間隙誤差控制在4mm以內；通過機組實際試運行情況來看，機組運行平穩，無震動，機組基礎牢固，無裂紋，符合規范，達到設計要求。

2.6 增設泵站綜合自動化系統

泵站自動化系統是先進的計算機技術、自動控制技術、電子技術、通信技術、信號處理技術、故障診斷技術、冗余技術和現代管理技術融為一體的系統。實現對全泵站的主要設備和輸、配電線路的動態監視、測量、自動控制和微機保護，實現調度通信和視頻監控等綜合自動化功能的自動化系統。按照泵站更新改造相關技術要求，并結合工程實際情況，我們在槐原變電站和槐原一級泵站技術改造中，新增設了泵站綜合自動化系統。該系統由兩大部分組成。即泵站綜合自動化系統：包括計算機監控系統、電動機微機保護系統、直流系統、工業視頻系統；變電站綜合自動化系統：包括變壓器保護系統、線路保護系統、直流系統、工業視頻系統。

泵站計算機監控系統由站級計算機層（主控級）和現地控制單元層（LCU）組成。LCU既作為全站監控系統的現地控制層，向泵站級上行發送采集的各種數據和事件信息，接受泵站級的下行命令對設備進行監控，又能脫離泵站主控級獨立工作。因此，在系統總體功能上分配上，數據采集和控制操作的主要功能均由LCU完成，其它的功能如全站運行監視、事件報警、統計記錄及與外系統通訊等功能則由主控級完成。

通過實際試運行，泵站綜合自動化系統不僅能夠保證泵站可靠地運行，而且能夠使工作效率得到明顯提高，勞動強度大大減輕，降低泵站的運行成本，全面提高泵站的管理水平。

3 經驗與體會

通過實施泵站技術改造工作，將體會總結如下：

（1）合理的設計是保證泵站高效經濟運行的基礎，也是節約工程修建費用的關鍵措施。今后應十分重視前期設計工作，堅決杜絕邊設計、邊施工的現象。

（2）確保設備安裝質量是泵站安全運行的前提，否則將會給泵站的管理和安全運行造成很多不必要的麻煩，甚至返工。

（3）堅持定期檢查、維修、保養機電設備是提高泵站設備完好率的重要手段。管理單位應當進一步加強設備的維修、保養工作，使之制度化、經常化。陜西水利