膠東調水工程宋莊泵站優化調度運行決策分析

李志強，楊星龍，王 勇

（山東省膠東調水工程壽光管理站，山東 壽光262700）

設計與施工

膠東調水工程宋莊泵站優化調度運行決策分析

李志強，楊星龍，王 勇

（山東省膠東調水工程壽光管理站，山東 壽光262700）

宋莊泵站是膠東調水工程的第一級泵站，在多年的調度運行中，針對泥沙沉積、地表沉降、冬季冰凌等多種因素影響，提出了宋莊泵站調度運行中存在的問題及解決辦法。

泵站；地表沉降；冰凌；氣蝕；調度運行；決策

1 膠東調水工程及宋莊泵站概況

1.1 膠東調水工程（原引黃濟青工程）

南水北調東線工程中山東“T”字型調水大動脈的重要組成部分，是實現山東水資源優化配置，緩解膠東地區水資源供需矛盾，改善當地生態環境的重要水利基礎設施。膠東調水工程輸水線路總長482km，其中利用引黃濟青段工程172km2，新建輸水線路322km。通過原引黃濟青引黃閘，經宋莊、王耨泵站提水，新建5級提水泵站給煙臺門樓水庫和威海米山水庫供水。

1.2 宋莊泵站

山東省膠東調水工程（原山東省引黃濟青工程）已建成的首級泵站，是整個工程的重要節點之一，位于壽光市田柳鎮宋莊村西北500m處，1987年動工，1989年建成通水。泵站為堤身式結構，肘型進水流道，虹吸式出水流道，真空破壞閥斷流，廠房分主、副廠房、出水室3部分。主廠房自上而下分別為：電機層、聯軸層、水泵層、流道層。泵站設計揚程9.37m，設計流量為35m3/s，采用12CJS-100軸流泵2臺和1400HD-9混流泵5臺，配套TL720-16/1730同步機。另有2臺26HB-40臥式混流泵為調節機組。泵站由35kV專線供電，有各型變壓器5臺，供電總容量9300kVA。

2 影響宋莊泵站調度運行的因素

2.1 泥沙淤積的影響

在調水過程中，雖然利用渠首沉砂池對來水進行了沉砂處理，但近幾年來，由于調水任務急，任務重，輸水流量大，水流速度快，導致水體的沉淀時間短，泥沙帶入下游的量大量增加，輸水河道泥沙淤積非常嚴重。2015年10月份，宋莊泵站組織施工力量進行了徹底清淤，但到2016年12月，進水池淤泥又達4m以上，淤泥層斷面達到進水池斷面的50%，由于來水受阻，從而導致水泵進水口處水流流態紊亂，出現漩渦，進入水中的氣體增加，水泵氣蝕現象加劇，嚴重影響水泵機組的安全高效運行。

2.2 地表沉降的影響

隨著壽光北部地下水開采量日漸增加，地下漏斗區現象嚴重，僅在壽光段40km長的范圍內，地表沉降深達50cm處，并且在輸水渠道上下游方向，如宋莊泵站處沉降達50cm，而其出水側下游20km處地表沉降30cm，導致了水準點高程與工程建設期向設置的水準點高程不一致，給宋莊泵站調度運行造成了很大困難。

2.3 冬季冰凌的影響

在冬季運行時，因氣溫較低，輸水渠易出現凌汛現象，尤其是氣溫下降到-10℃時，在凌晨2：00～4：00之間，凌汛最為嚴重，造成宋莊泵站清污機前層層堆疊，阻水嚴重，過水量急劇下降，前池水位迅速下降；最為嚴重時，2h之內，進水池水位下降達到1m的危機情況。曾出現過冰層大量積壓、清污機無法正常提起，并無法運轉除冰的險情。

2.4 水泵機組設備影響

2.4.1 機組頻繁開停機

造成電機線圈端部槽口處和繞組連接處部位頻繁遭受電動力的沖擊破壞，電機絕緣老化，嚴重影響電機壽命，間接增加運行成本。

2.4.2 泵站效率

由于輸水過程中運行工況的變化，不能實時對流量、水位、揚程變化對機組運行進行調節，使其不在高效區運行，造成泵站機組效率偏低，輸水成本升高。

2.4.3 泥沙淤積

長期運行過程中，因水泵進口處泥沙淤積嚴重，清理不及時引起的進水流態紊亂，造成水泵葉片和葉輪外殼氣蝕破壞，葉片殘缺，葉輪外殼蜂窩狀，葉片的動、靜失衡，葉輪外殼出現了多次氣蝕穿孔，水泵機組運行產生的震動和噪音加大，功率不穩，效率下降，能源單耗升高，經濟指標下降。

3 解決泵站運行因素的措施

3.1 清理泥沙淤積

泵站運行周期開始前，提前對黃河水調引，以增加黃河水在沉沙池的滯留時間，使其在沉砂池盡可能沉淀；均衡沉砂池的進水和出水流量，減少對沉沙池泥沙的攪動，從而減少水流帶入下游泥沙的總量。對于河道中和進水池中的泥沙淤積，采取超生波測量，及時清理，保持進水池流態的穩定，從而保證泵站水泵機組安全高效運行。

3.2 根據地表沉降調整調度運行

每年對輸水河的控制水準點高程進行測量，引用國家水準點進行復核，根據沉降變化情況，對輸水和工程控制節點高程重新標定。

3.3 冬季運行期解除冰凌

3.3.1 啟動清污機

當連續幾天嚴寒天氣時，派專人加強觀察輸水河道中的凌汛情況，當凌汛不太嚴重時，可啟動清污機連續運轉進行破冰，以預防清污機處形成冰山，阻塞進水池進水，破壞水泵進水口處流態。

3.3.2 形成冰蓋避免擁堵

當天氣預報預計氣溫連續幾天-8℃以下時，宜提前幾天調度保持水位穩定，利于形成冰蓋，讓水流從冰蓋下面流過，預防冰凌現象加重，避免冰凌擁堵清污機的情況發生。

3.3.3 使用高壓水槍

在氣溫下降速度較快，無法形成冰蓋，清污機前浮冰堆積形成冰山，嚴重阻水，使清污機后水位迅速下降的緊急情況下，立即用高壓水槍將清污機前堆積的浮冰沖開，將清污機提出水面，消除浮冰對水流的堵塞，保證進水池所需水量及水位達到運行要求。此種情況對水泵機組危害較大，會影響水泵機組的性能，使水泵的流量及效率下降，功率增加，噪音和震動加劇。無緊急處理狀態應盡量避免使用。

3.4 水泵機組設備影響

3.4.1 制定出完善的輸水量計劃

結合用戶需求和供水情況，計算出所需控制的最佳上下游水位，流量及開機臺時及組合方案。實踐證明：當日輸水量揚程穩定，維持水泵機組在高效工況區運行時，可使單位能耗下降，有效降低運行費用，同時又避免了對電機頻繁開機造成的絕緣老化，電機使用壽命減少的危害。

3.4.2 水泵機組高效優化

泵站機組高效運行的實質是對泵站及閘站 （水

Optim ization of operation and decision of Songzhuang pum ping station of Jiaodong W ater Diversion Project

LIZhi-qiang，YANG Xing-long，WANG Yong
（Shouguang Management Station of Shandong Province JiaodongWater Diversion Project，Shouguang 262700，China）

Songzhuang pumping station is the first level pumping station of Jiaodong water diversion project，in the operation management of years，this paper analyzes various factors of sediment，surface subsidence，winter ice etc.，and puts forward the solutions to optimize the dispatch and operation of Songzhuang pumping station.

pumping station；settlement of ground surface；ice；cavitation；operation；decision

TV7

B

：1672-9900（2017）04-0054-03

2017-06-12

李志強（1970-），男（漢族），山東壽光人，助理工程師，主要從事泵站機電設備的運行及管理工作，（Tel）15864306840。