合理選擇泵站機組型式降低南水北調(diào)工程東線運營成本

為提高南水北調(diào)東線第一期工程泵站機組選型設計質(zhì)量,加強對泵站機組選型工作的技術(shù)交流,更好地為東線第一期工程泵站的設計服務,水利部南水北調(diào)規(guī)劃設計管理局、水利部水利水電規(guī)劃設計總院、水利部科技推廣中心及中國機械工業(yè)聯(lián)合會,于2004年6月15日在京共同舉辦了“南水北調(diào)第一期工程泵站機組選型信息發(fā)布暨技術(shù)交流會”。來自國務院南水北調(diào)辦公室、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、水利部及有關(guān)設計院、科研單位和生產(chǎn)制造企業(yè)等58家單位的120余人出席了會議。

分析比較大型水泵機組變工況方式,針對南水北調(diào)東線工程梯級泵站的特點,將其分為源頭泵站、中間泵站、進湖泵站和出湖泵站,根據(jù)各泵站經(jīng)濟運行和安全運行的要求,合理選擇機組變工況方式。源頭泵站宜采用變速-變角方式;進湖泵站、出湖泵站宜采用變頻變速或變角方式;中間泵站宜采用機械式運行全調(diào)節(jié)變角方式。成果對大型梯級泵站形式和機組設備結(jié)構(gòu)功能的合理設計選型有重大意義。

文章簡要介紹了河南省南水北調(diào)受水區(qū)供水配套工程16號分水口門任坡泵站水泵機組選型的過程。水泵選型的原則是在設計揚程下滿足設計流量且效率最高,并兼顧到泵站的最大、最小揚程工況,水泵臺數(shù)的多少直接影響到泵型的選擇、泵站工程投資以及建成后的運行管理費用等。與水泵配套的電機其容量選擇是否合適直接關(guān)系到整個泵站是否能夠經(jīng)濟運行。

針對南水北調(diào)東線工程特點,分析了其梯級泵站對主泵機組的要求。根據(jù)現(xiàn)有大型水泵機組應用情況和技術(shù)水平,綜合考慮可靠性、維修性、環(huán)保性和土建設備投資、運行費用等多方面因素,從提高工程總體效益出發(fā),提出了梯級泵站主泵機組適宜的容量、泵型、機型、軸線形式和關(guān)鍵結(jié)構(gòu),結(jié)論對工程的規(guī)劃設計、設備選型和運行管理具有參考價值。

為使南水北調(diào)東線工程大型泵站的建設和管理達到世界先進水平,對現(xiàn)代化大型泵站的界定、內(nèi)涵、指導思想、總體要求和建設與管理標準進行探討,并詳細論述了南水北調(diào)東線工程大型泵站對運行安全、裝置效率、總體布局、設備和設施、管理體系、施工和檢修及環(huán)境等的要求,指出在規(guī)劃設計、設備選型、施工安裝、管理維護等方面都要提高標準.

從國務院南水北調(diào)辦公室獲悉，南水北調(diào)東線洪澤湖至駱馬湖段工程6月30日正式開工建設，這對南水北調(diào)東線一期工程如期通水起到重要的促進作用。

南水北調(diào)東線工程水泵機組選型問題是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點。選型是否合理對工程的設計、施工、運行和經(jīng)濟效益會產(chǎn)生重大影響。對機組選型所涉及到的主水泵、主電動機、傳動裝置和調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成部件分別進行了深入的探討和剖析,并指出了它們之間的相互聯(lián)系和影響。得出的結(jié)論和建議對該工程及其類似大型調(diào)水工程的決策機構(gòu)和設計人員具有指導意義和參考價值。

本文根據(jù)南水北調(diào)東線工程中大型供水泵站揚程低、年運行時間長、性能要求高等特點,對根據(jù)比轉(zhuǎn)速選擇水力模型、泵型參數(shù)的確定、模型性能到原型性能的換算、裝置結(jié)構(gòu)型式的選擇等一系列問題進行了分析研究,提出了基本原則和方法。文中建議了按不同比轉(zhuǎn)速進行水力模型分類的方法,根據(jù)裝置參數(shù)計算所選擇的泵參數(shù)的原則,根據(jù)模型裝置試驗成果進行原型性能參數(shù)預測的新公式,以及對裝置結(jié)構(gòu)型式的分類和建議采用模糊綜合評判方法選擇最佳的泵型裝置型式。

1南水北調(diào)東線工程概況東線工程是我國南水北調(diào)總體規(guī)劃“四橫三縱“(即通過西、中、東三條調(diào)水線路,形成長江/淮河/黃河和海河相互連通)基本架構(gòu)中的重要組成部分.

南水北調(diào)東線工程中幾十座大型泵站,絕大多數(shù)都是"站變合一"的供電管理方式。亦即將泵站專用的變電所(多為110kv和35kv電壓等級)的電氣一、二次設備與泵站內(nèi)的同類設備合并,統(tǒng)一進行選擇與布置。因此,泵站綜合自動化實質(zhì)上是將專用變電所(站)和泵站內(nèi)主機、輔機相關(guān)的二次設備,包括電量和非電量的測量、

分析南水北調(diào)東線工程梯級泵站水位組合、揚程情況及所選用水泵的軸功率特征，從設計制造、施工安裝和運行條件等方面研究影響水泵運行軸功率并可能造成配套電機過載的主要因素及其概率特征．提出基于可靠度的水泵配套電機功率備用系數(shù)的計算方法，計算本工程三種水泵揚程和兩種清污條件的源頭泵站和非源頭泵站電機功率備用系數(shù)．成果對大型泵站電機的合理選用，提高機組運行可靠性和效率，節(jié)省設備投資有重要意義．圖4表6參7。

本文結(jié)合臺兒莊泵站工程實際,對大型立式軸流泵梁柱構(gòu)架式電機支承結(jié)構(gòu)進行了詳細的動力計算。

分析南水北調(diào)東線工程梯級泵站水位組合、揚程情況及所選用水泵的軸功率特征,從設計制造、施工安裝和運行條件等方面研究影響水泵運行軸功率并可能造成配套電機過載的主要因素及其概率特征。提出基于可靠度的水泵配套電機功率備用系數(shù)的計算方法,計算本工程三種水泵揚程和兩種清污條件的源頭泵站和非源頭泵站電機功率備用系數(shù)。成果對大型泵站電機的合理選用,提高機組運行可靠性和效率,節(jié)省設備投資有重要意義。

在烈日下出征“人往高處走,水往低處流”,這是千百年來流傳世間的一句俗語.前者表示了人的本性:好學上進,在生活中不斷提升自己.后者則說明了一種自然客觀規(guī)律:在地球引力的作用下,水會自然往下流淌.然而,前不久我們卻在炎炎夏日里,在泰山南北的廣闊土地上,看到了另一種恢宏而壯麗的奇觀:水往高處流!這就是關(guān)系到國計民生的重大工程項目——南水北調(diào)東線山東段一期工程.

聯(lián)系單位：南水北調(diào)東線江蘇水源有限責任公司 項目內(nèi)容：洪澤站工程是南水北調(diào)東線一期工程的第3梯級泵站之一，工程等級為i級。泵站規(guī)模為大（i）型，位于江蘇省淮安市洪澤縣蔣壩鎮(zhèn)北約1km處，介于洪金涮和三河船閘之間，緊鄰洪澤湖。

概述南水北調(diào)東線工程睢寧二站的水位組合、泵型選擇原則要求,根據(jù)這些工程特點和參數(shù),通過模型泵選擇及換算分析等步驟,最終確定水泵模型。

簡述了大中型泵站中水泵葉片調(diào)節(jié)的方法及應用范圍,介紹了中置式環(huán)保型葉片調(diào)節(jié)機構(gòu).根據(jù)南水北調(diào)東線第一期工程寶應泵站的性能參數(shù)和特點,對葉片調(diào)節(jié)方式進行了比選,分析了采用液壓全調(diào)節(jié)方案的可行性,提出了采用中置式環(huán)保型葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)的方案,并對葉輪結(jié)構(gòu)型式作了研究.通過國家水利部“948”項目資助引進技術(shù)并在國外生產(chǎn)加工調(diào)節(jié)系統(tǒng),出廠檢驗結(jié)果為葉片動作很平穩(wěn),限制開關(guān)動作良好,葉片開度由100%→0%時動作時間為93s,由0%→100%時為94s,在參考值范圍內(nèi).泵站試運行結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)型式可靠、穩(wěn)定,葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)動作靈活,機組運行良好.

本文從南水北調(diào)東線工程大型泵站供電工程的重要性、特點和泵站分布的類型著手,論述了泵站大型變壓器選擇的總原則和各類型泵站(群)大型變壓器臺數(shù)和容量的選擇原則。

泗陽泵站是南水北調(diào)東線一期工程單座設計流量最大的泵站,為江蘇省境內(nèi)第四梯級提水泵站。在招標階段,結(jié)合電機設計、制造方面的因素,并考慮到節(jié)省機電設備投資,以及在平均揚程下水泵能在高效區(qū)運行,將電機、水泵主要參數(shù)進一步進行優(yōu)化設計。

闡述南水北調(diào)東線一期工程運行成本的構(gòu)成要素；從體制機制、運營管理、成本管控、風險管理等四方面；分析南水北調(diào)東線一期工程運行成本降低的制約因素；并探索符合工程實際情況的成本降低途徑與措施；以期為發(fā)揮南水北調(diào)東線一期工程經(jīng)濟效益；保障工程的良性運行提供依據(jù)；

南水北調(diào)東線一期工程源頭泵站主要由江都站、寶應站組成。在源頭泵站兩條輸水線路出口交匯處流量和水位一定的前提下,以泵機組總功率最小為目標,建立了源頭泵站運行優(yōu)化數(shù)學模型,其中考慮了泵站輸水河道水量損失和水力損失。運用退火遺傳算法求解,確定每條輸水線路水位和流量分配、各泵站泵裝置揚程、開機臺數(shù)和機組運行工況。將優(yōu)化結(jié)果與常規(guī)運行方案比較,結(jié)果表明,實施優(yōu)化運行后,泵機組總運行功率可減小15.65%,優(yōu)化運行方案的節(jié)能效果明顯。

介紹了泵站自動化系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu),指出泵站自動化系統(tǒng)由計算機監(jiān)控、視頻監(jiān)視及信息管理等子系統(tǒng)組成,分為現(xiàn)地級、站控級和管理級三個層次,按網(wǎng)絡安全分區(qū)的原則給出了典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),明確了各子系統(tǒng)所處的網(wǎng)絡安全區(qū)。文章指出了泵站自動化系統(tǒng)人機接口設計應遵循完備、靈活、友好等基本原則,并對泵站現(xiàn)地控制單元兩種設置方式(單元式和集中式)的優(yōu)缺點、系統(tǒng)時鐘同步及事件順序記錄(soe)功能的具體實現(xiàn)、自動控制功能的重要性及事故停機流程設計的注意點等具體技術(shù)問題進行了探討,給出了相關(guān)建議。文章最后也指出泵站自動化系統(tǒng)未來將向整個工程系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)度控制方向發(fā)展。