馮家山水庫灌區泵站更新改造技術措施及改造效果分析

李寶妮，張青峰，高曉華

(寶雞市馮家山水庫管理局，陜西寶雞 721300)

泵站是水利工程的重要組成部分，對解決灌區的干旱缺水有著不可替代的作用。同時，泵站改造也是水利工程中一項比較復雜的工程，因此在泵站改造前期設計和建設階段，采取科學合理的技術改造措施，是確保泵站改造技術合理，經濟可行，實現泵站改造經濟效益、生態效益和社會效益最大化建設目標的前提。下面就將馮家山水庫灌區泵站更新改造過程中所采取的技術改造措施和泵站改造后的運行效果進行詳細的論述和分析。

1 工程概況

馮家山水庫灌區地處關中西部渭河北岸黃土塬區。全灌區設施灌溉面積9.09萬 hm2(136.38萬畝)，其中自流灌區4.39萬hm2(65.85萬畝)，抽水灌區4.7萬hm2(70.53萬畝)，抽水灌區灌溉面積占全灌區51.7%。泵站工程于1975年動工修建，分西干、總干、北干、南干4個灌溉系統，共建成灌溉抽水站24處56座，安裝水泵機組183臺套，總裝機36 067 kW，設計引水流量35.7 m3/s，最多提水級數4級，最大提水揚程313.9 m。泵站建成運行40多a來，對灌區農業生產和經濟發展發揮了重要的作用。

2 馮家山灌區泵站存在問題

建設時期由于受歷史條件的限制，工程設計標準低，施工技術落后，不少工程是邊勘察、邊設計、邊施工，存在設計不合理，機泵選型不當的問題。且泵站經過多年運行，機組、電氣設備和工程設施老化失修嚴重，金屬結構銹蝕嚴重，泵房危機，生產管護設施落后，多數機泵和電氣設備均已成為淘汰產品，隱患缺陷較多，事故頻發，機組運行和維修費用高，能耗增加，運行效率不斷下降，工程效益逐年降低，亟待更新改造。

馮家山水庫灌區泵站更新改造過程中最大的技術問題主要是：出水壓力管道改造方案的前期勘察設計；水泵和電機的的選型；機電及電器設備安裝精度的控制。

3 馮家山水庫灌區泵站改造原則和目標

本次灌區泵站更新改造，是在原站址范圍內拆除重建，并在保證原灌溉面積、設計流量、揚程、總裝機功率基本不變的情況下，更新全部機電和電器設備、金屬結構、輸電線路，同時新增泵站綜合自動化控制系統。使泵站改造后灌溉保證率達到75%，泵站裝置效率提高到65%以上，能源單耗降低到5 kWh/(kt·m)以下，最終實現泵站改造后布局合理、功能完備、安全節能、高效運行的目標。

4 泵站項目設計和建設過程中采取的技術措施

4.1 出水壓力管道改造方案設計

根據槐原、高里、北四抽、北五抽等13個已實施泵站改造工程，在項目設計時泵站主副廠房、變電站、進出水池等主體建筑物均設計到位，但是由于原地埋式出水管道部分管線長、沿程地形復雜，且上部作物覆蓋，現場踏勘難度較大，容易造成初步設計時缺項、漏項。

原地埋式出水壓力管道運行多年，管道上部均已栽植果樹或耕種為農田，且管道上部土地產權不明確，因此在項目前期設計時需仔細進行現場踏勘，反復論證出水管道的設計方案，盡量避開果園減少損失，并在設計概算中列入相關的管道開挖、回填、果樹賠產等費用，否則將直接影響工程造價和項目的順利實施。

4.2 選用高效節能的機電設備

4.2.1 水泵選型

水泵選型時，根據泵站的控制面積、實際揚程等因素，按照GB50265-2010《泵站設計規范》[1]重新確定泵站改造設計參數，采用多方案比選，大小機組搭配，方便科學調配水量，在滿足多臺機組并聯運行的同時，盡可能保證單泵在整個運行揚程范圍內能安全、穩定運行[2-4]。由于本次改造的泵站多為梯級泵站，水泵型號和臺數要滿足上下級泵站間流量搭配要求的同時，盡可能選擇同型號水泵[5]。

4.2.2 電機選配

電機選配時根據規范要求，選擇節能高效與水泵功率相匹配的Y系列三相異步電動機。該電機耐熱性能、絕緣性和防潮能力較好，且體積小，噪音低，振動小防護性能好，運行安全可靠。

4.3 確保設備的安裝精度

4.3.1 機電設備安裝

機電設備安裝嚴格按照SL317-2004《泵站安裝及驗收規范》[6]要求進行。先依據設計圖紙對水泵機墩高程及設計軸線進行復核放樣，澆筑設備機墩，再按水泵軸線、標高在混凝土機墩上放線定位，反復精調，安裝水泵就位，然后以水泵軸線為基準，確定電機位置，機組精確就位后進行基礎預埋件二期混凝土澆筑，待二期混凝土達到設計強度時，使用水準儀、框式水平儀等對水泵和電機進行精調，并緊固底腳螺栓，機組安裝驗收合格后，依次安裝進、出水鋼管，伸縮節及閘閥。

4.3.2 電氣設備安裝

電氣設備安裝按照配電柜安裝技術要求，先將基礎槽鋼打磨除銹，然后就位調平，電焊固定，確保安裝水平度、垂直度、接地裝置連接符合標準要求。設備安裝調試過程中，在確保使用的材料、設備規格型號符合設計要求的前提下，按設計圖逐件安裝，確保電器安裝與圖相符，并保證其額定電壓與控制操作電源電壓一致。

5 泵站項目改造效果分析

隨著灌區泵站工程的陸續建成,管理局按照SL223-2008《水利水電建設工程驗收規程》和《泵站工程試運行規范》的要求，分期、分批對改造的7座泵站35臺機組設備和所有電氣設備、水利機械設備等進行了試運行監測。

5.1 泵站聯合試運行情況

根據SL/T548-2012《泵站現場測試與安全檢測規程》[7]，對7座泵站所做的72 h機組聯合試運行現場實測各項數據如表1所示。

表1 馮家山水庫灌區已建成泵站機組現場測試主要指標統計表

通過現場實測泵站聯機運行裝置效率均在63.3%～77.6%之間，由改造前的平均47.1%上升到現在的平均71.65%；機組的能源單耗由改造前的平均6.1 kWh/(kt·m)下降到現在的平均3.8 kWh/(kt·m)，滿足GB50265-2010《泵站設計規范》中泵站安全運行要求。

5.2 主要機電及電氣設備試運行情況

通過對更新后的7座泵站35臺抽水機組進行空載運行和72 h帶負荷運轉，其機組空載和帶負荷運轉，啟動、運行平穩，震動小、噪音低，各儀表指示正確，各部件運轉正常，水泵揚程、出水量和裝機效率達到了設計和規范要求，電動機的溫升、噪聲符合規范要求；真空泵、排污泵等輔機設備均運轉正常；電力變壓器、高壓斷路器、高低壓開關柜、軟啟動以及輔助電器設備，開合閘正常，運行可靠，滿足設計要求，電力變壓器溫升符合產品質量規定；泵站自動化控制系統，操作簡便、可靠，運行靈敏度高，監控設備圖像清晰，數據顯示正確。通過對已改造泵站進行試運行監測，主要設備技術性能指標及主要技術參數符合設計要求；各輔助設備和附屬系統操作靈活、可靠、聯運協調、運轉正常。

6 結 語

綜上所述，馮家山水庫灌區泵站更新改造后達到了布局合理、設備先進適用、灌溉水量調度靈活、自動化程度高、操作簡便、運行安全穩定、高效節能的建設目標。對改善灌區農業生產條件、提高農業綜合生產能力、促進灌區經濟和生態建設的可持續發展將產生深遠的影響。