从阜宁泵站更新改造的实践谈应注意的几项技术措施

2014年第10期江苏水利作者简介：盛成军（1970-），男，本科，工程师，主要从事水利工程管理工作。摘要：总结了阜宁渠北泵站更新改造取得明显的经济效益和社会效益的实践经验。通过分析研究，提出做好泵站更新改造工作必须注意的几项要点：要重视前期的安全鉴定，优化更新改造设计，推广节能新技术、新设备、新工艺。关键词：泵站；安全鉴定；优化设计；新技术；更新改造中图分类号：TV675文献标识码：B文章编号：1007-7839（2014）10-0011-02从阜宁泵站更新改造的实践谈应注意的几项技术措施盛成军1王国兵2（1.阜宁县水务局，江苏盐城224400；2.如皋市水利建筑安装工程有限公司，江苏南通226500）1工程概况阜宁渠北泵站位于江苏省阜宁县渠北境内，建于20世纪70、80年代，由北沙站、周门站2座排涝站和童营站、孙西站、洪桥站3座灌溉站组成，共装机34台套，总装机功率4564kW，设计排灌流量47.1m3/s，承担30km2面积的排涝和1.17万hm2耕地的灌溉任务。由于受当时客观条件限制，建设标准低，加之经30多年运行，泵站机电设备老化严重，工程设施损毁变形，造成泵站机组效率降低，能耗上升，效益减少，运行管理费用逐年提高，安全隐患增加，因此，对阜宁渠北泵站更新改造迫在眉睫。为了充分发挥渠北泵站工程效益，抵御可能出现的各种旱涝灾害，经省发改委批准列项，将阜宁渠北泵站更新改造列入2012年全国大型泵站更新改造项目。2安全鉴定2.1泵站建筑物北沙站主副厂房不均匀沉降40mm，屋面漏雨，墙体裂缝；北沙站检修桥裂缝、露筋严重；周门站拦污栅桥墩损坏、裂缝；北沙、周门两站进出水池段块石护坡坍塌损坏。安全类别评定为三类。童营站主泵房防渗、抗滑稳定、地基应力及稳定性不满足规范要求；屋面破损、渗漏。进出水池翼墙错位，沉降缝开裂，墙体前倾，严重裂缝；出水池两侧浆砌块石护坡严重坍塌，护坡外侧土方冲毁、坍塌。安全类别评定为四类。孙西、洪桥两站泵房地基承载力不符合规范要求，泵房墙体多处严重裂缝，屋面大梁与屋面板之间裂缝；进出水池浆砌块石护坡坍塌，翼墙裂缝。安全类别评定为四类。2.2机电设备2.2.1水力机械北沙、童营、周门、孙西、洪桥等泵站主水泵叶片锈蚀、汽蚀严重；主轴锈蚀，轴颈磨损严重；轴承损坏、漏油严重；抽检的主电机三相直流电阻不平衡、绝缘电阻不符合要求；孙西、洪桥两站的4120型柴油机为1971年产品，主要部件损坏严重。安全类别评定为四类。2.2.2电气设备各泵站的主变压器为SL型或SJ型，属淘汰产品；低压开关柜也属淘汰产品，都不符合“五防”要求；阀式避雷器、跌落式熔断器锈蚀严重。安全类别评定为四类。2.3金属结构各泵站的拍门门铰锈蚀严重；拦污栅栅条弯曲、断裂严重；检修门锈蚀严重；启闭机螺杆弯曲；挡洪闸门严重破损、裂缝。安全类别评定为四类。综上所述，渠北泵站损坏严重，技术状态差，存在安全隐患，不能满足安全运行的要求。根据《泵站安全鉴定规程》，评定建筑物安全类别为三类；机电设备安全类别为四类；金属结构安全类别为四类，综合评定本泵站安全类别为三类。3更新改造主要内容3.1建筑物部分3.1.1维修加固（1）北沙站。维修主泵房，新做配电控制室；拓宽主站身检修桥，更换电机层预制板，改造电缆沟；改造水泵管站内、外支撑，拆建出水池后墙及出水池检修便桥。（2）周门站。维修泵房；进水池护底、护坡整修；拆建泵管处出水池后墙。3.1.2拆除重建童营站、孙西站、洪桥站都建于20世纪70年代初，建筑物是砖、石结构，泵室、泵房及上下游连接段损坏严重。因此，对童营站、孙西站、洪桥站建筑物拆除重建。童营站采用闸站结合布置型式，节制闸布置在中间，4个泵室分列两侧，泵站为干式结构；孙西、洪桥两站泵房采用块基型结构，开敞式进水。3.2水泵电机更新规划与设计11CMYK2014年第10期江苏水利3.2.1主机更新泵站为充分利用北沙站、周门站原有的水工结构建筑，综合各方面因素考虑，保持原有泵站的机组型式和台数不变，按照泵站规模合理确定合适的水泵机组。北沙站选用6台900ZLB-70立式轴流泵，机组单机设计流量2.8m3/s，单机配套功率260kW；周门站选用10台650HW-7混流泵，机组单机设计流量0.92m3/s，单机配套功率100kW。3.2.2拆除重建泵站根据新建泵站的流量、水位和扬程要求，结合泵站布置的具体情况，依据工程投资、管理水平、运行费用、设计流量等因素综合考虑，合理确定拆建泵站的水泵台数及型式。童营站选用4台700ZLB-125立式轴流泵，机组单机设计流量1.5m3/s，单机配套功率95kW；孙西站选用7台650HW-5混流泵，机组单机设计流量1.04m3/s，单机配套功率132kW；洪桥站选用7台650HW-7混流泵，机组单机设计流量1.11m3/s，单机配套功率100kW。3.3电气设备更新3.3.1变压器各泵站根据总装机大小，选用1台大容量干式变压器作为主变压器；另配备1台50kVA10/0.4kV的干式变压器作为所变压器，供非运行期时使用。3.3.2高压配电装置各泵站的10kV配电装置由5台KYN-28户内高压开关柜组成，其中，1台10kV计量柜、1台PT柜、1台进线柜，1台主变进线柜、1台所变进线柜。高压柜内装设真空断路器。3.3.3低压配电装置各泵站的0.4kV配电装置由5台抽屉式低压柜组成，其中，1台主变进线柜、2台主机出线柜，1台无功补偿柜、1台低压配电柜。柜内开关主要选择框架断路器和塑壳断路器。为方便运行人员操作和安全，断路器开关全部选用电动操作（面板操作），柜面选用数字仪表。3.3.4软启动器主电机采用软启动方式，每台电机配1套数字式软启动装置，由软启动装置及交流接触器等设备组成壁挂式控制箱安装于现场主机旁，每台主机配1只控制箱。3.4金属结构部分北沙、周门、洪桥三站拆除旧拦污栅，新建清污机桥，配备抓斗式清污机及拦污栅；各泵站的钢筋混凝土闸门全部更换为钢闸门或铸铁闸门。3.5增设自动化控制系统为适应现代化调度、控制和管理，实现“无人值班、少人值守”的目的，北沙站设自动化控制系统，主要包括微机监控系统和视频监视系统。3.5.1泵站监控系统监控系统主要由上位机、下位机（现场控制、测量单元）、通讯接口及各种软件组成。上位机包括具有人机界面的监控主机、UPS、交换机、服务器等设备。下位机包括1套泵站主机PLC、1套公用设备PLC，组成双机热备PLC。实现对泵站内主机、辅机的控制与调节，以及对10kV、0.4kV配电系统等的自动控制。3.5.2视频监视系统视频监视系统由前端设备、传输设备、控制设备、显示设备四部分组成。前端设备由高分辨率的彩色摄像机、全方位云台、三可变镜头、固定摄像头、室外防护设备组成，负责图像的采集及信号处理；传输设备为双屏蔽超五类电缆、接口设备；控制设备负责前端设备和图像的控制、切换、处理等功能，主要由视频一体化机完成；显示和记录设备可根据不同的图像显示要求进行显示和记录。4更新改造中要注意的几点问题4.1科学鉴定，为决策提供技术支撑泵站安全鉴定工作是搞好泵站更新改造的重要基础性工作之一。阜宁渠北泵站委托扬州大学测试中心和专业设计部门严格按照《泵站安全鉴定规程》要求，完成泵站状况调查分析、泵站现场安全检测、工程复核计算分析，形成了《泵站状况调查分析报告》、《现场安全检测报告》和《工程复核计算分析报告》，提出了《泵站安全鉴定报告书》。阜宁渠北泵站通过江苏省水利厅、发改委组织的安全评定，并通过了中国灌排中心的安全鉴定复核。安全鉴定结论定量、定性地反映了各泵站老化失修、效益衰减的状况，为泵站更新改造提供了基础数据和科学依据，确保了泵站更新改造工程建设质量，提高了泵站更新改造的水平和效益。4.2优化设计，获取最大的灌排效益泵站的更新改造，必须贯彻先进性、合理性和经济性的原则，应针对各个泵站的具体情况，因地制宜，进行优化设计。所谓先进性就是要择优选用一个性能先进、技术成熟的主水泵和配套性能先进、运行可靠的电动机及其辅助设备；合理性就是要紧密结合和妥善处理泵站的不可变更或不宜变更的制约条件；经济性就是要在有限的投资情况下，尽量保证泵站在高效区运行，降低泵站运行成本，提高泵站的灌排效益。4.3注重节能，采用新技术、新材料、新工艺近年来，随着国家对灌排泵站建设和更新改造力度的加大，泵站节能技术研究取得了许多新成果。泵站更新改造中应注意推广新技术、新材料、新工艺。（1）在设备选型方面，考虑优选新型设备，如：无滑环节能绕线式异步电机、节能型变压器、中小型水泵叶片调节结构、节能型自由侧翻式拍门等，并考虑水泵与电机功率匹配。渠北泵站变压器由油式淘汰型更新为干式节能型，拍门由跌落式更新为自由侧翻式。（2）在材料方面，水泵材料应优选耐磨材料，如：不锈钢材料，或采用抗磨蚀材料，并对叶片及过流表面进行喷涂处理；电动机选用优质绝缘材料，定子绝缘材料可利用F级绝缘和外压装工艺，使其具有良好的绝缘性能和防潮能力，定子铁芯应采用优质高导磁冷轧硅钢片。（3）在运行调度方面，应建立泵站优化调度数学模型和泵站优化调度决策支持系统，利用泵站计算机监控与信息系统，通过计算机优化组合，根据灌溉或排涝需要的流量，选择高效机组，实现泵站安全、高效、经济运行。渠北泵站中北沙站通过新建自动化控制系统，实现了现代化调度、控制和管理，真正达到了“无人值班、少人值守”。5结语阜宁县渠北泵站改造后，改善灌溉面积1.17万hm2，提高30km2面积的抽排保证率。一年多来，累计灌溉开机10368台时，提水灌溉约4375万m3；累计排涝开机5760台时，抽排涝水约3369万m3，取得了明显的经济效益和社会效益，达到了预期的更新改造效果。规划与设计12CMYK