王建剛

(運(yùn)城市夾馬口引黃管理局 044000)

1 灌區(qū)概況

運(yùn)城市夾馬口引黃管理局下轄夾馬口、小樊、泉杜三個(gè)灌區(qū)，水源統(tǒng)一由吳王泵站提供。夾馬口灌區(qū)由夾馬口泵站供水，泉杜泵站在夾馬口灌區(qū)一級(jí)干渠23+300處取水供給泉杜灌區(qū)，小樊灌區(qū)自成體系。

1998年以來(lái)，管理局對(duì)灌區(qū)管理體制、經(jīng)營(yíng)機(jī)制進(jìn)行了改革和創(chuàng)新，圍繞“農(nóng)民增收、工程發(fā)展、職工受益”的“三贏”管理目標(biāo)，實(shí)行“事企”分開。按照“水”的商品屬性和流程，實(shí)行“泵站生產(chǎn)水、灌區(qū)銷售水、農(nóng)戶消費(fèi)水”的市場(chǎng)化運(yùn)作模式，形成了“模擬法人主體化、獨(dú)立核算企業(yè)化、層層買賣市場(chǎng)化、規(guī)范服務(wù)公開化”的管理模式。

夾馬口干渠站與夾馬口泵站、泉杜泵站、支渠、干斗等在內(nèi)部管理中屬于買賣關(guān)系，即夾馬口泵站生產(chǎn)的“水商品”經(jīng)插入式電磁流量計(jì)批發(fā)給夾馬口干渠站，干渠站經(jīng)管道電磁流量計(jì)躉售給泉杜泵站，經(jīng)巴歇爾量水槽躉售給各支渠，經(jīng)無(wú)喉道量水槽躉售給各干斗，最終由干斗、支斗將“水商品”零售給農(nóng)戶。

管理局對(duì)所轄泵站根據(jù)單耗(即單方水耗電量)指標(biāo)進(jìn)行獎(jiǎng)罰考核，對(duì)干渠、支渠按千噸·公里損失(即每千噸水每運(yùn)行1公里所損失的水量，相對(duì)干渠渠道水利用系數(shù)更科學(xué)，二者間可相互運(yùn)算轉(zhuǎn)化)指標(biāo)考核，對(duì)斗渠水量全額計(jì)費(fèi)。

2 存在的問(wèn)題

2009年夏澆，夾馬口泵站與夾馬口干渠站水量交接方式由人工流速儀測(cè)流變革為插入電磁流量計(jì)計(jì)量。

流量計(jì)投入運(yùn)行以后，給交接雙方管理者的總體印象是穩(wěn)定性特別差、誤差特別大。2010年12月9～10日用流速儀校核的流量為2.0m3/s，而流量計(jì)卻平均偏大0.533m3/s，造成干渠站千噸·公里損失指標(biāo)嚴(yán)重虧損。通過(guò)對(duì)2009年夏澆至2011年春澆年灌溉運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，初步摸索出了以下規(guī)律:千噸·公里損失指標(biāo)正常時(shí)，干渠站和夾馬口泵站雙贏;指標(biāo)浮動(dòng)時(shí)，干渠站持平或虧損，夾馬口泵站虧損;指標(biāo)失實(shí)時(shí)，干渠站嚴(yán)重虧損，夾馬口泵站單耗指標(biāo)低于理論值范圍。

流量計(jì)運(yùn)行的不穩(wěn)定性完全打破了內(nèi)部管理平衡，造成管理指標(biāo)嚴(yán)重失真，嚴(yán)重干擾了內(nèi)部的正常管理秩序和管理方向。尤其是干渠站因水量無(wú)故虧損而受罰，挫傷了職工的積極性和創(chuàng)造性。

3 問(wèn)題剖析

3.1 流量計(jì)工作原理

流量計(jì)安裝于水泵出口的鋼制管件上，數(shù)字儀表置于調(diào)度值班室的儀表柜中;二者間用數(shù)據(jù)線連接，將流量計(jì)的流速信息傳輸?shù)絻x表，并計(jì)算、顯示相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)。其工作原理是:將泵站壓力輸水管道的直徑參數(shù)輸入儀表計(jì)算出過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，電磁場(chǎng)掃描通過(guò)流量計(jì)斷面的瞬時(shí)流速，儀表?yè)?jù)此顯示水泵機(jī)組的瞬時(shí)流量和累計(jì)水量值。

3.2 問(wèn)題分析

由流量計(jì)的工作原理可知:當(dāng)管道中通過(guò)的流體全部為水時(shí)，儀表的顯示是準(zhǔn)確無(wú)誤的，對(duì)應(yīng)的千噸·公里損失指標(biāo)正常;當(dāng)水體中夾雜少量氣體時(shí)，機(jī)組由于氣蝕而效率下降，表現(xiàn)為泵站單耗上升、千噸·公里損失指標(biāo)浮動(dòng);當(dāng)含氣量大到一定的程度時(shí)，機(jī)組由于做功少而單耗下降，對(duì)應(yīng)的千噸·公里損失指標(biāo)則失實(shí)。

3.3 誤差計(jì)算

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，當(dāng)水中混有1%空氣時(shí)，水泵效率下降5% ～15%，當(dāng)混入10%時(shí)，水泵就不能工作了。管道中水和氣的運(yùn)行情況是十分復(fù)雜的，只能通過(guò)純物理理論來(lái)進(jìn)行粗淺的分析和計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果可以說(shuō)明生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)生的問(wèn)題，下面以2011年6月22日的運(yùn)行數(shù)據(jù)為例計(jì)算如下。

3.3.1 運(yùn)行參數(shù)

夾馬口泵站運(yùn)行機(jī)組7臺(tái)，單機(jī)流量1.110m3/s，日提水量737958m3，當(dāng)日單耗0.275kW·h/m3;干渠站當(dāng)日千噸·公里損失10.3841m3，按指標(biāo)7m3核算日虧損40540m3。

3.3.2 含氣率1%的水量誤差

a.體積誤差。假設(shè)水中含氣率為1%，則過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、流量、水量即誤差1%。

b.物理誤差。以當(dāng)日運(yùn)行的6號(hào)管道的平均流量Q=4.439m3/s、φ1400管道面積A=1.539m2計(jì)算，管道中水平均流速v流量計(jì)=2.884m/s。

c.合計(jì)誤差。因45.25% ×99%=44.80%，則誤差率為55.20%。按2011年6月22日水量折算，多計(jì)水量為737958×55.20%=407353m3。

3.3.3 以當(dāng)日虧損水量折算水體含氣率

折算的誤差率為40540/737958=5.49%。

設(shè)水體含氣率為 x，則v水(1 － x)+v氣x=v流量計(jì)，即2.726(1－x)+122×2.726x=2.884，解得 x=0.00048=0.48‰。

3.3.4 結(jié)果說(shuō)明

a.在1%含氣率的假定下，理論計(jì)算的誤差率55.20%即為水泵效率的下降值，是經(jīng)驗(yàn)值5% ～15%最大值的近4倍，恰恰證明了泵體和管路中水和氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的復(fù)雜性，單單依靠理論計(jì)算是不能完全解釋清楚的。

b.以2011年6月22日運(yùn)行數(shù)據(jù)算得的水體含氣率0.48‰，雖然不是十分準(zhǔn)確，但能證明電磁流量計(jì)的穩(wěn)定性對(duì)水體含氣率十分敏感。

4 干擾因素

4.1 進(jìn)水池?cái)r污柵

從實(shí)際運(yùn)行效果來(lái)看，泉杜泵站安裝的管道電磁流量計(jì)的穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于夾馬口泵站的插入式電磁流量計(jì)。

泉杜泵站前池結(jié)構(gòu)按設(shè)計(jì)對(duì)稱布置，且設(shè)有隔墩;夾馬口泵站經(jīng)1998年增容改造，前池基于原開放結(jié)構(gòu)在右側(cè)增加了兩臺(tái)機(jī)組，非對(duì)稱布置，因此泉杜泵站前池及進(jìn)水池水的流態(tài)要好于夾馬口泵站。根本的區(qū)別在于攔污柵的布置。泉杜泵站在取水口和前池進(jìn)口設(shè)有兩道攔污柵，對(duì)進(jìn)水池水的流態(tài)沒(méi)有干擾;夾馬口泵站原設(shè)有進(jìn)水閘、前池進(jìn)口和水泵進(jìn)口(管口焊有鐵箅子)三道攔污柵，2000年在進(jìn)水閘安裝了撈污機(jī)，取消了前池和水泵進(jìn)口的攔污柵，增設(shè)了進(jìn)水池?cái)r污柵(見下圖)，其結(jié)構(gòu)雖優(yōu)于原鐵箅子攔污，但嚴(yán)重?cái)_亂了進(jìn)水池中水的流態(tài)，使水體含氣率急劇上升，進(jìn)而影響水泵的效率和流量計(jì)的穩(wěn)定性。具體的因素有以下兩點(diǎn):

a.柵前污物堵塞，減小了進(jìn)水池過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，流水不暢，進(jìn)水池中易進(jìn)氣;污物量與進(jìn)氣量成正增長(zhǎng)關(guān)系。

夾馬口泵站進(jìn)水池結(jié)構(gòu)圖(單位尺寸:cm;高程:m)

b.柵前污物堵塞，造成柵前泥沙淤積逐年上升，目前已達(dá)4m高，人為將進(jìn)水池變?yōu)榧?當(dāng)淤積達(dá)到一定高度時(shí)，進(jìn)水池的進(jìn)水量滿足不了水泵抽水量時(shí)，機(jī)組便不能正常運(yùn)行;柵前淤積高度與進(jìn)氣量成正增長(zhǎng)關(guān)系。

4.2 前池泥沙淤積

由于進(jìn)水池?cái)r污柵人為抬高了前池的泥沙淤積，因此在機(jī)組輪換時(shí)，尤其是在輪換不同管路中的機(jī)組時(shí)，水流要改道形成新的沖溝，流態(tài)紊亂造成水體含氣率突增，流量計(jì)的穩(wěn)定性即刻改變;流量愈大整流時(shí)間愈短，流量愈小流量計(jì)恢復(fù)得愈慢。

4.3 機(jī)組的運(yùn)行工況

機(jī)組的進(jìn)氣量同樣會(huì)影響流量計(jì)的穩(wěn)定性，因此要對(duì)機(jī)組及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，避免水泵效率下滑和失穩(wěn)。

5 結(jié)論

a.前池泥沙淤積高度影響著進(jìn)水池中水的流態(tài)，決定著水體含氣率，進(jìn)而干擾了流量計(jì)的穩(wěn)定性，并且流量計(jì)的誤差率是隨前池泥沙淤積高度而增大的，這個(gè)因素是根本性、持續(xù)性和長(zhǎng)期性的;機(jī)組輪換和維護(hù)因素具有一定的時(shí)效性，排除了則無(wú)影響。

b.基于夾馬口泵站進(jìn)水池目前的結(jié)構(gòu)，一個(gè)周期內(nèi)，前池泥沙淤積高度保持不變，流量計(jì)相對(duì)是穩(wěn)定的;小流量運(yùn)行，前池淤積上升，流量計(jì)誤差增大，大流量時(shí)則相對(duì)減小。前池淤積高度總體是抬升趨勢(shì)，因此應(yīng)定期用流速儀對(duì)流量計(jì)進(jìn)行校核，或通過(guò)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)調(diào)整流量計(jì)儀表系數(shù)，保持內(nèi)部管理和水量交接的平衡和穩(wěn)定。

c.拆除進(jìn)水池?cái)r污柵是根本措施，為了保證攔污效果，可增設(shè)前池進(jìn)口攔污柵?！?/p>