對景電工程更新改造的必要性和可行性分析

張林虎，武昱翰

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅景泰730400）

景泰川電力提灌工程為多梯級大Ⅱ型電力提灌工程，具有跨省區、大流量以及高揚程的特點，素有“中華之最”的稱號。該工程位于甘肅省中部，河西走廊東端，東臨黃河，北接騰格里沙漠，整個工程橫跨黃河和石羊河兩流域，由景電一期工程、景電二期工程（簡稱二期工程）、景電二期延伸向民勤調水工程（簡稱民調工程）構成，其中一期工程經獨立供水系統完成供水工作，而二期工程以及民調工程兩者共用提水系統完成供水工作[1]。該工程設計流量28.6 m3/s，加大流量33 m3/s，泵站數量43 座，建成的干渠、支渠以及斗渠總計1 391 條，長度2 422 km，年提水量約6 億m3，灌溉面積超過6.67 萬hm2，是灌區人民生存的重要支柱，為灌區經濟社會的蓬勃發展貢獻卓著。

1 工程現狀

景電一期工程自1969 年投入施工，1971 年得以全線投產并完成上水，歷經50 余年的使用，基礎設施以及主要機電設備均超出國家規定要求的允許使用年限，部分機電設備、鋼管以及水利建筑物等有帶故障運行的現象，使機電設備與水工建筑物的損壞以及老化速度加快，導致水泵機組的提水供水能力逐年下降，工作效率降低，能源單耗增加，已不能完全滿足夏季作物的高峰期用水需求，嚴重影響到景電灌區正常效益的發揮。主要的水利建筑物和機電設備破損嚴重的問題成為制約工程效率的主要因素，工程運行的安全性和穩定性也存在很大的隱患。

二期工程開始建設于1984 年7 月，1987 年10月建設完成實現上水。歷經30 余年的使用，盡管該工程帶來了巨大的社會、經濟以及生態效益，為數十萬灌區民眾帶來生命之源，然而泵站的機電設備老化極為嚴重，能夠實現的提輸水能力持續減弱，各類潛在危險性持續加大，給工程的輸水效率以及上水安全帶來嚴重的威脅，不利于灌區未來經濟社會以及生態建設的可持續健康發展。

2 更新改造的必要性

水利工程的安全性以及穩定性運行意義重大，是灌區經濟、生態以及社會穩定發展的重要基礎。如果水利工程出現事故，必然使得工程覆蓋全線面臨停水維修，工程效率無法得到有效保障。因此，對老化破損的水工建筑以及基礎設施等展開更換以及改造處理能夠保障灌區的用水安全，大幅度降低工程運行的成本投入，為后續工程的良性發展奠定基礎，具有突出的社會價值與現實意義。

2.1 更新改造是保證工程安全、平穩、高效運行的需要

一是機電設備過時落伍，購買備件比較困難，安全性能也達不到規范要求。水泵的泵體和葉輪經過多年的運行磨損，氣蝕嚴重，甚至還會導致泵體破裂。各種電機組件和線圈的絕緣性能大大降低，能耗逐年增大，故障率增加，運行性能差，嚴重影響泵站的安全運行。水泵進出水閥門密封不嚴，行程不到位，電路不可靠，液壓回路無法維持壓力，導致管道不能有效地防止水回流以及水錘問題的出現，嚴重情況下妨礙到開停機操作的正常進行。因此，面對以上種種問題，機電設備的更新改造迫在眉睫。

二是在老化、磨損、凍融、凍脹等諸多因素的影響下，渠道破壞，滲漏嚴重，過流能力降低，功能下降，渡槽槽身磨損嚴重、支墩排架等支撐部分老化和表面碳化。當時安裝的管道是非國家標準的預應力混凝土管，存在技術缺陷和許多質量問題，經過多年的使用，管體的保護層膨脹并脫落，里面的鋼筋生銹，導致管道漏筋、裂縫，接頭滲漏，發生多起爆管事故，造成嚴重的經濟損失[2]。各泵站的前池、入水口、廠后管道和支墩被高礦化的地下水嚴重腐蝕，前池側壁碳化嚴重，保護層存在老化脫落的現象，部分泵站的混凝土預制板表現出局部坍塌或者是裂縫。部分泵站靠前池的主墻多處漏水，泵房內墻看起來較臟、質量較差。現有門窗為單層鋼窗，而且銹蝕、變形嚴重，隔熱性和抗風沙性差。廠房大門年久失修，變形嚴重，閉合較難。屋面防水層老化程度加重，出現大面積卷起，開裂地方漏水嚴重，隔熱保溫功能喪失，給廠內電氣設備埋下嚴重的安全隱患。周邊綠化率不達標，廠區面貌較差。

三是自動化程度低下，制約到景電工程的發展。智能性與創新性已成為時代發展的主流，然而景電工程興建當時受經濟技術條件的制約，工程建設標準偏低，自動化程度低下，人工觀測前池水位，機組的開停機、支渠閘門啟閉的控制全靠人工現場完成。時至今日，機組的震動、故障、報警等信號的自動采集還沒有實現，電動機和水泵軸瓦、電動機繞組、定子的溫度測量也是值班人員利用測溫槍手工測量，誤差較大。面對當下以太網技術的成熟和5G 網絡的盛行，景電工程在通訊和自動化方面急需更新改造。

2.2 更新改造是科技進步、與時共進的發展需要

一是通過運用高壓變頻技術來控制電機轉速，可以延長設備的使用年限，改善工藝，提高工作效率，起到節能降耗和提高項目管理技術水平的作用。

二是高壓控制柜加裝軟啟動裝置，電機的啟動電流減小，對電網和電機本身的沖擊減小，對水泵的機械沖擊也相應減小，不但可以滿足不同電壓等級和電流的要求，而且可以避免因為突然停機引起的機械沖擊或水泵水錘現象的發生，延長相應設備的使用壽命。

三是高壓柜選用KYN28A-12 型的設備，其技術較先進，有綜合保護裝置，可以起到自動監控的作用；低壓柜則采用技術同樣先進的GGD 型開關柜；直流電源部分選用既環保又免維護的直流裝置；采用槽式鋼質防火電纜橋架等新型的配電控制成套設備，可以起到微機綜合自動監控保護功能。

四是增設火災報警系統。景電工程當時并未設計火災報警系統，根據新規要求，需要布置火災自動報警系統，并且配置自動以及手動2 種模式的觸發報警方法，值班人員通過觀察中控室內的智能火災報警控制器及時把握火情狀況，積極應對火災危機，迅速展開應急處理。

五是引進計算機自動控制系統和視頻監控系統，配套工業電視來監控電氣設備的運行狀態，利用計算機技術可以對閘門及水量進行遠程監控，并將信息傳回計算機監控系統[3]。在泵站裝設保護裝置和控制裝置，采用安全可靠、傳輸速率較快的現場總線、I/O 模塊和儀器儀表等測量計量設備。

2.3 更新改造是促進灌區經濟發展，解決“三農”問題的需要

景電灌區面積大，光照充足，但地下水被埋太深，水資源極度匱乏，干旱成為限制農業生產發展的主要原因。建設景電工程使灌區內的農業生產條件發生改變，推動了灌區農業生產的高速發展，在全面提升人民生活水平的同時，加快了經濟社會的發展，不但解決了景泰、民勤、古浪等地的農田灌溉以及人畜飲水困難問題，而且為灌區數十萬民眾的生存與發展提供了生命保障。為積極改善區域生態環境，確保灌區農業、農村的安全與穩定發展，實現灌區農民的增產增收目標，急需對現有工程實施更新改造。此項更新改造工程是農業增產、農民增收、農村發展的基礎保障，是解決“三農”問題的需要，是促進灌區生態環境逐步向良性改善的需要，也是確保灌區經濟可持續發展的需要。

3 更新改造的可行性

3.1 國家政策方面

黨中央國務院極為重視“三農”問題，指出社會主義新農村建設的重大歷史任務就是“擴大大型排灌泵站更新改造規模和范圍，啟動西北沿黃高揚程提水灌溉泵站的更新改造”。同時，西部大開發戰略的實施要求必須全面支持農村生態環境以及基礎設施的發展與建設，為農業農村的蓬勃發展積極創造環境條件[4]。因此，大型泵站的更新改造與國家整體的政策方針相符，與我國的治水規范相適應，有利于景電灌區農業農村的健康發展，對于緩解灌區用水危機以及維護石羊河流域重點治理成果意義重大。

3.2 施工技術、工藝和施工條件方面

我國當前的電力轉換與分配設備以及大型水泵機組的生產規模與能力均領先于世界其他國家，特別是近一二十年來，水泵生產廠家對抗泥沙耐磨損和抗腐蝕的材料加大了研究力度，研發出了適應多泥沙提水的高揚程、大流量的水泵，為泵站機電設備的更新創造了有利條件。此外，改造技術與工藝都相對簡單，沒有復雜的技術難點需要處理，加之現在富有經驗的管理、安裝、設計隊伍和高質量的施工材料、先進的施工機械設備越來越多，它們的出現為又好又快地完成大型泵站更新改造奠定了堅實的基礎。同時，在景電灌區范圍內，擁有優越的供水、供電、道路、通信等條件，施工所需石料、混凝土等基礎性材料資源也十分充足，為泵站更新改造創造了有利的外部條件。

3.3 改造費用方面

景電工程實施更新改造所需要的項目資金都源自中央水利項目資金以及省級水利項目資金，考慮到國家對社會經濟發展和生態建設越來越重視，本工程能夠爭取到的項目資金規模更加可觀，能夠為項目的落地提供強大的資金支持。

4 結語

為了滿足灌區的農業生產需要，改善生態環境和加速城鎮化及工業化建設，盡早進行景電工程的更新改造十分必要，只有這樣才能最大限度地擺脫灌區面臨的水資源危機困境，為灌區的國民經濟發展提供強大保障。因此，應用發展的眼光不斷創新，對景電工程進行及時地更新改造。