郭永吉 趙宏章
(1.寶雞市水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院 陜西 寶雞 721000;2.寶雞市馮家山水庫(kù)管理局 陜西 寶雞 721300)
馮家山水庫(kù)灌區(qū)槐原泵站位于鳳翔縣尹家務(wù)鄉(xiāng)槐牛村,共設(shè)有三級(jí)抽水,三級(jí)累計(jì)總揚(yáng)程101.4m,安裝11臺(tái)機(jī)組,總裝機(jī)2570kW(一級(jí)4臺(tái),裝機(jī)1360kW,二級(jí)4臺(tái),裝機(jī)1000kW,三級(jí)3臺(tái),裝機(jī)210kW)。
槐原一級(jí)泵站在馮家山水庫(kù)灌區(qū)總干渠樁號(hào)18+100處設(shè)閘引水,原設(shè)施灌溉面積5.45萬(wàn)畝,本級(jí)灌溉面積0.42萬(wàn)畝,設(shè)計(jì)引水流量2.12 m3/s,設(shè)計(jì)揚(yáng)程45.47 m。裝設(shè)四臺(tái)水泵機(jī)組,其中20Sh-9A型水泵3臺(tái),配JSQ-1410-6型電機(jī) 380kW3臺(tái),14Sh-13型水泵1臺(tái),配套JS135.7-4型220kW電機(jī)1臺(tái),總裝機(jī)功率1360kW。
泵站自1978年建成以來(lái),已運(yùn)行30多年,對(duì)灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。而泵站在建設(shè)時(shí)期,由于受歷史條件限制,技術(shù)落后,主要機(jī)泵和電氣設(shè)備已屬淘汰產(chǎn)品。泵站自建成后一直擔(dān)負(fù)著灌溉任務(wù),年運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),機(jī)組、電氣設(shè)備和工程設(shè)施老化失修嚴(yán)重,效率下降,能耗增加,效益降低,運(yùn)行和管理成本增加,自動(dòng)化水平較低,操作難度增大,監(jiān)測(cè)手段落后,事故率高。根據(jù)泵站安全鑒定結(jié)論及水利部復(fù)核意見(jiàn),槐原一級(jí)泵站建筑物為四類,機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)為四類,泵站綜合評(píng)定為四類泵站,即為更新改造項(xiàng)目。
為了充分利用水資源,確保農(nóng)業(yè)增產(chǎn)農(nóng)民增收,依照上級(jí)主管部門的統(tǒng)一安排,陜西省水利廳以陜水規(guī)計(jì)發(fā)(2009)129號(hào)文對(duì)馮家山水庫(kù)灌區(qū)槐原一級(jí)泵站及其變電站更新改造工程初步設(shè)計(jì)進(jìn)行了批復(fù)。按照初步設(shè)計(jì)批復(fù)的內(nèi)容和要求,我們對(duì)槐原一級(jí)泵站進(jìn)行了技術(shù)改造,改造后經(jīng)試運(yùn)行,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
所謂的技術(shù)改造是指泵站因設(shè)施、設(shè)備技術(shù)升級(jí)等需要,利用技術(shù)手段進(jìn)行的一種綜合性改造措施。在技術(shù)改造上,我們主要采取了以下措施。
根據(jù)泵站安全鑒定的結(jié)論和復(fù)核結(jié)果,槐原一級(jí)泵站機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)為四類。主水泵指標(biāo)水平明顯落后,屬國(guó)家淘汰產(chǎn)品,在本次改造選型時(shí),我們立求做到在設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí),應(yīng)滿足設(shè)計(jì)流量要求,且泵效率要高;在平均揚(yáng)程時(shí),泵應(yīng)在高效區(qū)工作;在最高和最低揚(yáng)程時(shí),泵應(yīng)能安全、穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)主水泵工作范圍復(fù)核,選出了較為經(jīng)濟(jì)合理的20Sh—9A、14Sh—13兩種泵型。同時(shí)為了減少水泵葉輪磨損和腐蝕,我們要求制造廠家對(duì)葉輪進(jìn)行了改進(jìn),如在葉輪表面噴涂高分子耐磨漆等,這樣不但能延長(zhǎng)葉輪壽命,也有利于水泵效率的提高。經(jīng)廠家在水泵出廠前檢測(cè),20Sh—9A效率由制造前的74%提高到76%,14Sh—13效率由制造前的72%提高到80%。
電動(dòng)機(jī)是泵站的主要設(shè)備之一,電機(jī)選擇的正確與否將直接影響泵站裝置效率及泵站機(jī)組能否安全運(yùn)行。在泵站技術(shù)改造時(shí),對(duì)電動(dòng)機(jī)的選型,我們按照相關(guān)要求,結(jié)合實(shí)際狀況,從類型上采用籠型三相異步電動(dòng)機(jī);在Y系與J系列異步電動(dòng)機(jī)同等時(shí),選用比較超前的Y系列異步電動(dòng)機(jī);電機(jī)底座要求由鋼板焊接成箱式結(jié)構(gòu);外殼防護(hù)等級(jí)為IP23,定子采用F絕緣和外壓裝工藝,使其具有良好的絕緣性能和防潮能力;改電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)由原6kV為10kV,機(jī)組采用全電壓直接起動(dòng)方式;經(jīng)過(guò)考察、分析與比較,最后我們選用了Y4505—6、Y4001—4三相異步電動(dòng)機(jī)。
通過(guò)實(shí)際運(yùn)行觀察,該電機(jī)美觀大方,體積小,重量輕,噪聲低,振動(dòng)小,防護(hù)性能好;經(jīng)改造10kVF級(jí)絕緣后,它還具有良好的防潮、抗老化、耐熱性能,運(yùn)行安全可靠,在延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)使用壽命方面效果顯著。
原進(jìn)水前池為上世紀(jì)七十年代所建的漿砌石護(hù)面防滲,經(jīng)過(guò)三十多年的運(yùn)行,池壁剝蝕風(fēng)化嚴(yán)重,多處裂縫滲漏,在非灌溉季節(jié)池內(nèi)積水,使廠房?jī)?nèi)機(jī)坑滲水,機(jī)組受潮;特別是進(jìn)水前池長(zhǎng)寬比不協(xié)調(diào),擴(kuò)散角偏大,擴(kuò)散角大約為70°,導(dǎo)致水流不順暢,水流條件差,使前池內(nèi)水流易產(chǎn)生旋渦。針對(duì)此類問(wèn)題,我們采取具體問(wèn)題,綜合分析,分類處理的辦法進(jìn)行。為防止進(jìn)水前池入滲廠房基礎(chǔ),除對(duì)機(jī)房基礎(chǔ)與防水墻基礎(chǔ)分建,二者互不影響外,還對(duì)進(jìn)水前池側(cè)墻內(nèi)壁掛鋼筋網(wǎng)片,用100mm厚C20細(xì)石砼澆筑;砼澆筑完成后,表面采用1∶2防水水泥砂漿抹面,伸縮縫利用新型材料P—PTN填充。為滿足水流順暢,流速均勻,按照泵站設(shè)計(jì)規(guī)范,對(duì)進(jìn)水前池采用正向進(jìn)水方式,擴(kuò)散角控制在40°以內(nèi),通過(guò)實(shí)際運(yùn)用,既達(dá)到了防滲要求,又改變了池內(nèi)水力條件。
槐原35kV變電站兩臺(tái)主變壓器(總?cè)萘?500kVA)10kV低壓側(cè)原匯流干線為架空裸露的鋁排進(jìn)入高壓開(kāi)關(guān)室,布線混亂、架設(shè)高度低,容易造成事故的機(jī)會(huì)多,安全運(yùn)行可靠性差,鑒于該變電站位置重要、規(guī)模較大的特點(diǎn),我們按照實(shí)際運(yùn)行方式,經(jīng)過(guò)合理的優(yōu)化,改匯流干線架空裸露的鋁排為動(dòng)力電纜地埋纜溝敷設(shè)。這樣既確保了院內(nèi)整潔、美觀,又提高了變電站運(yùn)行安全的可靠性,也達(dá)到了接線簡(jiǎn)單可靠,操作檢修方便,節(jié)約投資之目的。
在槐原一級(jí)泵站設(shè)計(jì)改造中,10kV高壓電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)閘閥、電液蝶閥等設(shè)備動(dòng)力電纜均為地埋纜溝敷設(shè)。這樣纜溝與廠房?jī)?nèi)進(jìn)水、出水管道發(fā)生交叉,纜溝占據(jù)空間減小,電纜敷設(shè)難度增大,若長(zhǎng)期運(yùn)行電纜受潮,泵站運(yùn)行的安全、可靠性將受到影響,為此,根據(jù)工程實(shí)際情況,改地埋纜溝支架敷設(shè)動(dòng)力電纜為懸挑板支架安設(shè)動(dòng)力電纜。他不但解決了動(dòng)力電纜敷設(shè)與廠房?jī)?nèi)進(jìn)出水管道交叉難敷設(shè)的矛盾,又使廠房?jī)?nèi)機(jī)坑空間利用率增大。
泵站吸水管路進(jìn)口有無(wú)喇叭口,對(duì)提高泵站管路的運(yùn)行效率有著重要作用。由管路局部阻力系數(shù)值可知,吸水管路無(wú)喇叭口時(shí),進(jìn)口阻力系數(shù)為0.5,有喇叭口時(shí)阻力系數(shù)為0.2。顯然吸水管路進(jìn)口安裝喇叭口以后,可以減少管路的局部水頭損失。在本次槐原一級(jí)站改造過(guò)程中,我們吸取以往泵站一直無(wú)喇叭口運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),在安裝進(jìn)水管路時(shí),加裝了吸水管嗽叭口,達(dá)到了減少管路局部水頭損失之目的,取得了比較好的經(jīng)濟(jì)效果。
水泵與電機(jī)的同心度是否符合安裝精度要求,是影響泵站機(jī)械傳動(dòng)效率和機(jī)泵安全運(yùn)行的重要困素。原一級(jí)泵站機(jī)組安裝于上世紀(jì)七十年代后期,由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制,使水泵與電機(jī)的同心度超出允許誤差范圍,機(jī)組運(yùn)行時(shí)不平穩(wěn)、易產(chǎn)生震動(dòng)。在本次改造過(guò)程中,我們根據(jù)制造廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書,從水泵縱橫中心線找正、水平找正、標(biāo)高找正等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)著手,嚴(yán)格控制設(shè)備安裝技術(shù)指標(biāo),并將其安裝指標(biāo)在實(shí)際施工中提高一個(gè)等級(jí)。經(jīng)安裝檢測(cè),水泵主軸的水平誤差未超過(guò)0.3mm/m,在水泵與電機(jī)找正同心度的情況下,軸向間隙誤差控制在0.1mm,徑向間隙誤差控制在0.05mm以內(nèi);水泵與電機(jī)聯(lián)軸器間隙誤差控制在4mm以內(nèi);通過(guò)機(jī)組實(shí)際試運(yùn)行情況來(lái)看,機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn),無(wú)震動(dòng),機(jī)組基礎(chǔ)牢固,無(wú)裂紋,符合規(guī)范,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
泵站自動(dòng)化系統(tǒng)是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、故障診斷技術(shù)、冗余技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)融為一體的系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)全泵站的主要設(shè)備和輸、配電線路的動(dòng)態(tài)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù),實(shí)現(xiàn)調(diào)度通信和視頻監(jiān)控等綜合自動(dòng)化功能的自動(dòng)化系統(tǒng)。按照泵站更新改造相關(guān)技術(shù)要求,并結(jié)合工程實(shí)際情況,我們?cè)诨痹冸娬竞突痹患?jí)泵站技術(shù)改造中,新增設(shè)了泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)由兩大部分組成。即泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng):包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、工業(yè)視頻系統(tǒng);變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng):包括變壓器保護(hù)系統(tǒng)、線路保護(hù)系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、工業(yè)視頻系統(tǒng)。
泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由站級(jí)計(jì)算機(jī)層(主控級(jí))和現(xiàn)地控制單元層(LCU)組成。LCU既作為全站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制層,向泵站級(jí)上行發(fā)送采集的各種數(shù)據(jù)和事件信息,接受泵站級(jí)的下行命令對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,又能脫離泵站主控級(jí)獨(dú)立工作。因此,在系統(tǒng)總體功能上分配上,數(shù)據(jù)采集和控制操作的主要功能均由LCU完成,其它的功能如全站運(yùn)行監(jiān)視、事件報(bào)警、統(tǒng)計(jì)記錄及與外系統(tǒng)通訊等功能則由主控級(jí)完成。
通過(guò)實(shí)際試運(yùn)行,泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不僅能夠保證泵站可靠地運(yùn)行,而且能夠使工作效率得到明顯提高,勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕,降低泵站的運(yùn)行成本,全面提高泵站的管理水平。
通過(guò)實(shí)施泵站技術(shù)改造工作,將體會(huì)總結(jié)如下:
(1)合理的設(shè)計(jì)是保證泵站高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ),也是節(jié)約工程修建費(fèi)用的關(guān)鍵措施。今后應(yīng)十分重視前期設(shè)計(jì)工作,堅(jiān)決杜絕邊設(shè)計(jì)、邊施工的現(xiàn)象。
(2)確保設(shè)備安裝質(zhì)量是泵站安全運(yùn)行的前提,否則將會(huì)給泵站的管理和安全運(yùn)行造成很多不必要的麻煩,甚至返工。
(3)堅(jiān)持定期檢查、維修、保養(yǎng)機(jī)電設(shè)備是提高泵站設(shè)備完好率的重要手段。管理單位應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)設(shè)備的維修、保養(yǎng)工作,使之制度化、經(jīng)?;j兾魉?/p>