李寶妮，張青峰，高曉華

(寶雞市馮家山水庫(kù)管理局，陜西寶雞 721300)

泵站是水利工程的重要組成部分，對(duì)解決灌區(qū)的干旱缺水有著不可替代的作用。同時(shí)，泵站改造也是水利工程中一項(xiàng)比較復(fù)雜的工程，因此在泵站改造前期設(shè)計(jì)和建設(shè)階段，采取科學(xué)合理的技術(shù)改造措施，是確保泵站改造技術(shù)合理，經(jīng)濟(jì)可行，實(shí)現(xiàn)泵站改造經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益最大化建設(shè)目標(biāo)的前提。下面就將馮家山水庫(kù)灌區(qū)泵站更新改造過(guò)程中所采取的技術(shù)改造措施和泵站改造后的運(yùn)行效果進(jìn)行詳細(xì)的論述和分析。

1 工程概況

馮家山水庫(kù)灌區(qū)地處關(guān)中西部渭河北岸黃土塬區(qū)。全灌區(qū)設(shè)施灌溉面積9.09萬(wàn) hm2(136.38萬(wàn)畝)，其中自流灌區(qū)4.39萬(wàn)hm2(65.85萬(wàn)畝)，抽水灌區(qū)4.7萬(wàn)hm2(70.53萬(wàn)畝)，抽水灌區(qū)灌溉面積占全灌區(qū)51.7%。泵站工程于1975年動(dòng)工修建，分西干、總干、北干、南干4個(gè)灌溉系統(tǒng)，共建成灌溉抽水站24處56座，安裝水泵機(jī)組183臺(tái)套，總裝機(jī)36 067 kW，設(shè)計(jì)引水流量35.7 m3/s，最多提水級(jí)數(shù)4級(jí)，最大提水揚(yáng)程313.9 m。泵站建成運(yùn)行40多a來(lái)，對(duì)灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。

2 馮家山灌區(qū)泵站存在問(wèn)題

建設(shè)時(shí)期由于受歷史條件的限制，工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，施工技術(shù)落后，不少工程是邊勘察、邊設(shè)計(jì)、邊施工，存在設(shè)計(jì)不合理，機(jī)泵選型不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。且泵站經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，機(jī)組、電氣設(shè)備和工程設(shè)施老化失修嚴(yán)重，金屬結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重，泵房危機(jī)，生產(chǎn)管護(hù)設(shè)施落后，多數(shù)機(jī)泵和電氣設(shè)備均已成為淘汰產(chǎn)品，隱患缺陷較多，事故頻發(fā)，機(jī)組運(yùn)行和維修費(fèi)用高，能耗增加，運(yùn)行效率不斷下降，工程效益逐年降低，亟待更新改造。

馮家山水庫(kù)灌區(qū)泵站更新改造過(guò)程中最大的技術(shù)問(wèn)題主要是：出水壓力管道改造方案的前期勘察設(shè)計(jì)；水泵和電機(jī)的的選型；機(jī)電及電器設(shè)備安裝精度的控制。

3 馮家山水庫(kù)灌區(qū)泵站改造原則和目標(biāo)

本次灌區(qū)泵站更新改造，是在原站址范圍內(nèi)拆除重建，并在保證原灌溉面積、設(shè)計(jì)流量、揚(yáng)程、總裝機(jī)功率基本不變的情況下，更新全部機(jī)電和電器設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、輸電線路，同時(shí)新增泵站綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)。使泵站改造后灌溉保證率達(dá)到75%，泵站裝置效率提高到65%以上，能源單耗降低到5 kWh/(kt·m)以下，最終實(shí)現(xiàn)泵站改造后布局合理、功能完備、安全節(jié)能、高效運(yùn)行的目標(biāo)。

4 泵站項(xiàng)目設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中采取的技術(shù)措施

4.1 出水壓力管道改造方案設(shè)計(jì)

根據(jù)槐原、高里、北四抽、北五抽等13個(gè)已實(shí)施泵站改造工程，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)泵站主副廠房、變電站、進(jìn)出水池等主體建筑物均設(shè)計(jì)到位，但是由于原地埋式出水管道部分管線長(zhǎng)、沿程地形復(fù)雜，且上部作物覆蓋，現(xiàn)場(chǎng)踏勘難度較大，容易造成初步設(shè)計(jì)時(shí)缺項(xiàng)、漏項(xiàng)。

原地埋式出水壓力管道運(yùn)行多年，管道上部均已栽植果樹(shù)或耕種為農(nóng)田，且管道上部土地產(chǎn)權(quán)不明確，因此在項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)時(shí)需仔細(xì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，反復(fù)論證出水管道的設(shè)計(jì)方案，盡量避開(kāi)果園減少損失，并在設(shè)計(jì)概算中列入相關(guān)的管道開(kāi)挖、回填、果樹(shù)賠產(chǎn)等費(fèi)用，否則將直接影響工程造價(jià)和項(xiàng)目的順利實(shí)施。

4.2 選用高效節(jié)能的機(jī)電設(shè)備

4.2.1 水泵選型

水泵選型時(shí)，根據(jù)泵站的控制面積、實(shí)際揚(yáng)程等因素，按照GB50265-2010《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]重新確定泵站改造設(shè)計(jì)參數(shù)，采用多方案比選，大小機(jī)組搭配，方便科學(xué)調(diào)配水量，在滿足多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的同時(shí)，盡可能保證單泵在整個(gè)運(yùn)行揚(yáng)程范圍內(nèi)能安全、穩(wěn)定運(yùn)行[2-4]。由于本次改造的泵站多為梯級(jí)泵站，水泵型號(hào)和臺(tái)數(shù)要滿足上下級(jí)泵站間流量搭配要求的同時(shí)，盡可能選擇同型號(hào)水泵[5]。

4.2.2 電機(jī)選配

電機(jī)選配時(shí)根據(jù)規(guī)范要求，選擇節(jié)能高效與水泵功率相匹配的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。該電機(jī)耐熱性能、絕緣性和防潮能力較好，且體積小，噪音低，振動(dòng)小防護(hù)性能好，運(yùn)行安全可靠。

4.3 確保設(shè)備的安裝精度

4.3.1 機(jī)電設(shè)備安裝

機(jī)電設(shè)備安裝嚴(yán)格按照SL317-2004《泵站安裝及驗(yàn)收規(guī)范》[6]要求進(jìn)行。先依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)水泵機(jī)墩高程及設(shè)計(jì)軸線進(jìn)行復(fù)核放樣，澆筑設(shè)備機(jī)墩，再按水泵軸線、標(biāo)高在混凝土機(jī)墩上放線定位，反復(fù)精調(diào)，安裝水泵就位，然后以水泵軸線為基準(zhǔn)，確定電機(jī)位置，機(jī)組精確就位后進(jìn)行基礎(chǔ)預(yù)埋件二期混凝土澆筑，待二期混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，使用水準(zhǔn)儀、框式水平儀等對(duì)水泵和電機(jī)進(jìn)行精調(diào)，并緊固底腳螺栓，機(jī)組安裝驗(yàn)收合格后，依次安裝進(jìn)、出水鋼管，伸縮節(jié)及閘閥。

4.3.2 電氣設(shè)備安裝

電氣設(shè)備安裝按照配電柜安裝技術(shù)要求，先將基礎(chǔ)槽鋼打磨除銹，然后就位調(diào)平，電焊固定，確保安裝水平度、垂直度、接地裝置連接符合標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)備安裝調(diào)試過(guò)程中，在確保使用的材料、設(shè)備規(guī)格型號(hào)符合設(shè)計(jì)要求的前提下，按設(shè)計(jì)圖逐件安裝，確保電器安裝與圖相符，并保證其額定電壓與控制操作電源電壓一致。

5 泵站項(xiàng)目改造效果分析

隨著灌區(qū)泵站工程的陸續(xù)建成,管理局按照SL223-2008《水利水電建設(shè)工程驗(yàn)收規(guī)程》和《泵站工程試運(yùn)行規(guī)范》的要求，分期、分批對(duì)改造的7座泵站35臺(tái)機(jī)組設(shè)備和所有電氣設(shè)備、水利機(jī)械設(shè)備等進(jìn)行了試運(yùn)行監(jiān)測(cè)。

5.1 泵站聯(lián)合試運(yùn)行情況

根據(jù)SL/T548-2012《泵站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與安全檢測(cè)規(guī)程》[7]，對(duì)7座泵站所做的72 h機(jī)組聯(lián)合試運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 馮家山水庫(kù)灌區(qū)已建成泵站機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試主要指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)泵站聯(lián)機(jī)運(yùn)行裝置效率均在63.3%～77.6%之間，由改造前的平均47.1%上升到現(xiàn)在的平均71.65%；機(jī)組的能源單耗由改造前的平均6.1 kWh/(kt·m)下降到現(xiàn)在的平均3.8 kWh/(kt·m)，滿足GB50265-2010《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》中泵站安全運(yùn)行要求。

5.2 主要機(jī)電及電氣設(shè)備試運(yùn)行情況

通過(guò)對(duì)更新后的7座泵站35臺(tái)抽水機(jī)組進(jìn)行空載運(yùn)行和72 h帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，其機(jī)組空載和帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)、運(yùn)行平穩(wěn)，震動(dòng)小、噪音低，各儀表指示正確，各部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常，水泵揚(yáng)程、出水量和裝機(jī)效率達(dá)到了設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，電動(dòng)機(jī)的溫升、噪聲符合規(guī)范要求；真空泵、排污泵等輔機(jī)設(shè)備均運(yùn)轉(zhuǎn)正常；電力變壓器、高壓斷路器、高低壓開(kāi)關(guān)柜、軟啟動(dòng)以及輔助電器設(shè)備，開(kāi)合閘正常，運(yùn)行可靠，滿足設(shè)計(jì)要求，電力變壓器溫升符合產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)定；泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)便、可靠，運(yùn)行靈敏度高，監(jiān)控設(shè)備圖像清晰，數(shù)據(jù)顯示正確。通過(guò)對(duì)已改造泵站進(jìn)行試運(yùn)行監(jiān)測(cè)，主要設(shè)備技術(shù)性能指標(biāo)及主要技術(shù)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求；各輔助設(shè)備和附屬系統(tǒng)操作靈活、可靠、聯(lián)運(yùn)協(xié)調(diào)、運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，馮家山水庫(kù)灌區(qū)泵站更新改造后達(dá)到了布局合理、設(shè)備先進(jìn)適用、灌溉水量調(diào)度靈活、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行安全穩(wěn)定、高效節(jié)能的建設(shè)目標(biāo)。對(duì)改善灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、促進(jìn)灌區(qū)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。