星石泊泵站最佳運行特性指標評價方法

齊成新

（山東省調水工程運行維護中心牟平管理站）

0 引言

星石泊泵站位于煙臺市牟平區龍泉鎮星石泊村東南約200 m 處，泵站機組中心線設計樁號為219+190.02，960.76，上下均接壓力鋼管，泵站設計流量為4.80 m3/s，設計揚程73 m，總裝機容量6 800 kW。膠東調水工程星石泊泵站作為中國大規模的泵站，其運行特性指標是跨流域調水工程運轉的關鍵環節。針對膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性指標進行評價，是確保膠東調水工程星石泊泵站能夠處于最佳運行狀態的有效手段。目前，已有學者提出膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性指標評價方法，通過遺傳投影尋蹤模型，進行泵站運行綜合評價。文章在此基礎上，提出一種新型膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性指標評價方法，致力于通過精準分析，得到更加客觀的評價結果。

1 膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性指標評價方法

1.1 確定泵站最佳運行特性評價指標

結合膠東調水工程星石泊泵站實際運行情況，下述將開展膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性指標評價方法的設計。泵站最佳運行特性評價指標可宏觀表示泵站最佳運行特性，根據泵站最佳運行特性的各評價指標，分析泵站最佳運行特性，基礎的泵站最佳運行特性評價指標由：運行電費、開停機次數、葉片調節次數、運行時間、平均效率、消耗功率以及總抽水量構成。由于泵站最佳運行特性評價指標會受到的外界影響因素較多，因此在評價過程中應在經濟許可的條件下，合理地以少數的綜合變量取代原有的多維變量，用來解決泵站最佳運行特性指標參數多解性存在的問題。利用最小二乘法求得膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性評價指標，擬合最終獲得的結果。

1.2 計算泵站最佳運行特性指標評價風險值

將膠東調水工程星石泊泵站的最佳運行特性聯系起來，作為直接影響其評價標準的關鍵因素，在評價過程中發揮著重要作用，從而綜合考慮其特殊地質條件，計算出泵站的最佳運行特性評價風險值，從而實現對泵站最佳運行特性指標的評價。本文采用早期瑞典科學家Hakanson提出的生態指標評價方法，根據膠東調水工程星石泊泵站實際運行情況，對泵站最佳運行特性指標進行有效評價，結合多方面風險評價經驗，計算泵站最佳運行特性指標評價的風險值。具體計算，如公式（1）所示。

式（1）中：β 指的是多種外界影響泵站最佳運行特性指標的因素；T指的是評價隱患；m指的是泵站最佳運行特性指標；f指的是泵站最佳運行特性指標評價的主控因素。根據上述計算公式，判定泵站最佳運行特性指標評價數據中潛在的風險，當計算結果能夠達到膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性時，證明評價結果具有可實施性，當超出或低于該范圍時，需修正泵站最佳運行特性指標評價數據后重新計算，直至滿足泵站最佳運行特性指標評價要求。

1.3 構建評價因子荷載矩陣

通過明確泵站最佳運行特性指標評價風險值，提取最佳運行特性指標評價中的關鍵評價因子，下述將采用構建評價因子荷載矩陣的方式，進行評價方法的下一步設計。首先，建立對應的數據樣本矩陣，自定義該組矩陣的表示方法為Z，則Z 對應的樣本組合表示為Zi=｛Zi1，Zi2，……Zij｝，其中，j 指的是泵站最佳運行特性指標評價主成分的數量。首先，采用云端數據處理方式對收集的數據進行前期數據預處理，統一存儲數據的格式，實現對泵站最佳運行特性指標的有效分析。而后，選擇可實現數據動態化分析的線性函數，定義函數的TEC 的設計標準，保留傳統評價方法中數據處理的優勢，將特征空間中的數據進行正交方向的轉換，按照數據的特征值大小，將最佳運行特性指標重要程度從高到低依次進行排列，前m組數據集合是保留數據變異結構最多的數據組。最后，進行特性指標數據代表成分的方差數值計算。計算公式如公式（2）所示。

式（2）中，λ指的是泵站最佳運行特性指標對應的映射數據；I指的是多種特征元素的單向矩陣。根據上述公式可進行泵站最佳運行特性指標的投影評價，結合投影的單位及覆蓋范圍，實現對應的評價因子荷載矩陣建立，滿足數據的綜合性評價。

1.4 泵站最佳運行特性指標評價賦值

根據上述建立的評價因子荷載矩陣，下述將進行評價方法中的最后一步，泵站最佳運行特性指標評價賦值。首先，根據德爾菲數據處理方法，進行多組數值的權重程度對比，采用專家評分的方式，從技術投入及凈化效果兩個方面，進行泵站最佳運行特性指標評價數據評價的模擬化檢測。結合基礎對比指標，將區間賦值數據分為0～60 分、60～75 分、75～85 分以及＞85分，整合泵站最佳運行特性指標賦值的數值，采用動態化評價方式，對多種泵站最佳運行特性評價指標進行綜合性賦值。除此之外，可采用建立核函數的方式進行多級指標變量的統計，對權重值較大的泵站最佳運行特性評價指標賦予較高的權值，分析數據間的權值占比，及權值之間的動態化關系，實現泵站最佳運行特性指標評價。還可以通過對權值數據進行從大到小的排序，數值越大表示泵站最佳運行特性指標越重要。

2 實驗

2.1 實驗準備

為構建實驗，便于對比設計評價方法與傳統評價方法的適用性，通過在膠東調水工程星石泊泵站均勻布設8 個測試點，每個測試點之間間距約為300 m左右，依次編號為1～8號測試點。將采集到的數據利用仿真實驗軟件，進行歸一化處理。

表1 實驗環境配置要素具體參數表

結合表1 所示，根據泵站最佳運行特性作為測試依據，分別使用傳統評價方法以及本文設計評價方法進行仿真實驗，設置傳統的評價方法為實驗對照組。實驗主要內容為測試兩種評價方法的評價矢量，從而評定評價精準度更高的評價方法。在此次的仿真實驗中，共針對1～8號測試點進行8組實驗。針對MyCloud 仿真實驗軟件測得的評價矢量，記錄實驗結果，進而判斷兩種評價方法對于膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性指標的評價能力。

2.2 實驗結果與分析

根據上述設計的實驗步驟，采集1～8 號測試點的實驗數據，將兩種評價方法下的評價矢量進行對比，評價矢量對比結果，如下表2所示。

表2 評價矢量對比表

通過表2可得出如下的結論：文章設計的評價方法凈化效果評價矢量最高為0.96，實驗對照組為0.55，設計的評價方法評價能力更強，可以實現對膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性指標的精準評價。

3 結 語

通過實驗結果，證明所設計的評價方法其各項功能均可以滿足設計總體要求，可以廣泛應用于膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性指標評價方面。設計評價方法不但能夠完成傳統的評價方法所不能完成的任務，還能夠以評價因子荷載矩陣為導向，為膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性指標評價方法的設計提供學術意義。本文唯一不足之處在于沒有對膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性體系進行深入分析，相信這一點，也可以作為膠東調水工程星石泊泵站最佳運行特性方面日后的研究方向之一。