一種高揚程潛水電泵在桃江縣棗樹潭電排的應用

謝振坤

摘要：桃江縣城關垸棗樹潭電排自投入運行以來，基本運行良好。但在2016年7月的防汛排漬過程中，出現了自動跳閘、無法開機的現象。經查，為水泵揚程不夠所致。本文通過實際工程運用，提出增添新型號的高揚程潛水電泵代替原有型號潛水電泵，以期在發生超高洪水時能順利排漬，確保縣城防洪安全。

關鍵詞：電排;防洪;揚程;安全。

一、棗樹潭電排基本情況簡介

桃江縣棗樹潭電排位于桃江縣城芙蓉路與獺溪路交界處，承擔著桃江縣城獺溪河以西芙蓉路以南的雨水排漬工作。該電排集雨面積為3.21km2，在獺溪河水位較低時，雨水通過該電排自流涵自流排入獺溪河，在獺溪河水位較高，不能自流排入時，則經該電排抽排排入獺溪河。當外河水位達到41米以上時，黃土壩水庫片區的雨水和山溪水也流入該電排。2020年下半年，在縣城下水管網改造中，將原本流入鲇魚港電排的資江路沿線的雨水全部接入至該電排。因此，棗樹潭電排在桃江縣城的防洪排澇中有著舉足輕重的作用。

因原棗樹潭電排設計年代久遠，裝機容量較小，排澇能力非常有限，每到暴雨季節，電排的排澇能力不能滿足排澇要求，城區內出現大面積積水，居民深受其害。2012年下半年開始，桃江縣人民政府組織對原棗樹潭電排進行了拆除重建，項目于2013年6月交付使用。棗樹潭電排改擴建工程設計裝機容量4臺共計1040KW，采用益陽市暴雨強度公式計算，根據西南片區雨水主干管計算，最遠干管至棗樹潭電排的集流時間為100分鐘，設計流量為 10.5m3/s。

電排匯水池和外河各特征水位見下表：

各特征揚程見下表：

根據棗樹潭電排設計流量、特征水位、揚程等成果，擬定選裝全貫流式機組4臺，考慮裝機采用三大一小搭配：

大泵選定水泵型號為900QGWZ-100T，安裝角度+2°，設計流量3.26m3/s，設計揚程5.77m;電機功率YQGN740-10/310kW，效率86.6%。小泵選定水泵型號為600QGWZ-50，安裝角度-3°，設計流量1.0m3/s，設計揚程5.77m;電機功率YQGN462-8/110kW，效率79.46%。

二、棗樹潭電排運行過程中出現的問題

在以往的電排設計和運行管理中，當發生降雨時需要排漬時，一般情況下，都是通過直排涵自排的形式將垸內漬水排入外河（暴雨、特大暴雨除外）。只有當外河水位漲至與內河水位相平時，才需要關閉自排涵閘門開機排漬。此時水泵機組的實際揚程為零。當外河水位繼續上漲，水泵的揚程才會逐漸增大。一般在電排設計時，最大運行水位取多年外河最高水位的平均值，當外河水位超過電排的最大運行水位時，電排排漬機組會因揚程不夠而不能開機排漬！

因獺溪河以西大漢龍城至南環線片區正在規劃建設中，2013年6月交付使用時，棗樹潭電排只裝有310KW機組1臺，110KW機組1臺。隨著縣城的進一步發展，兩臺機組已不能滿足該片區正常的排漬需要。2016年3月，由桃江縣水利局出資采購同型號310KW潛水電泵一臺。但在同年7月4日的防汛排漬中，資江桃江站水位已達42米。下午5時左右，棗樹潭電排3#機組在運行過程中無故停機，導致2#專用變壓器跳閘。縣堤防站迅速啟動應急機制，緊急聯系設備供應方請求支援。經設備供應方技術人員檢查發現，故障原因為外河一直處于高水位，揚程已超過該型號潛水電泵極限，機組在開機過程中瞬時電流超過設定值，導致變壓器保護裝置動作。7月5日凌晨 3點左右，資江桃江站水位達43.29米。棗樹潭電排3#機組突然無法啟動，報警黃燈持續閃爍，提示故障。且該電排所有機組在運行過程中均出現了“啪啪啪”的異響。經技術人員判斷，是外河水位超過該泵站最高運行水位、內河排至較低水位時，此時內外河水位高差已超過該電排水泵機組最大揚程，而導致水泵發生振動所致。水泵在超負荷運行！如果外河水位更高，后果無法想象！

三、建議與試驗

2019年桃江縣水利局擬再采購一臺同型號潛水電泵，以滿足棗樹潭電排的設計要求和縣城排漬需要。經該電排運行管理方桃江縣堤防管理站、設備供應方天津甘泉泵業集團有限公司多次建議，并取得設計方益陽市水利水電勘測設計研究院同意，一致認為該型號潛水電泵不能滿足桃江縣城正常的排漬需要，需采用型號為900QGWZ-50型的潛水電泵代替。該型潛水電泵設計揚程為8.52米，極限揚程可以達到12米以上，完全滿足我縣城關垸的防汛排漬需要。

四、結論

通過2019年、2020年、2021年上半年的運行，棗樹潭電排1#機組潛水電泵運行情況良好，未出現跳閘和自動停機的現象。雖然使用該型號潛水電泵損失了部分排水量，增加了能耗，但解決了高洪水位下棗樹潭電排不能排漬的問題，確保了該電排設備安全和垸內人民群眾的生命財產安全。

五、建議

因全貫流潛水電泵具有投資省、結構緊湊、安裝方便、噪聲低、散熱好的特點，能很好地運用于機電排灌、防洪排澇或排灌結合的大流量取水工程。在今后的電排設計過程中，建議設計單位一定要結合當地歷史最高水位考慮電排的最大運行水位，以確保電排的正常運行和城市的防洪安全。

參考文獻：

[1] 張重陽，劉超，馮旭松，初長虹，謝璐，雷鎮，全貫流泵流動特性數值模擬和性能預測[J].南水北調與水利科技，2019（04）

[2] 劉仁桂，大型潛水電泵運行中的常見故障分析[J].甘肅水利水電技術，2008（01）