南水北調(diào)淮陰三站工程貫流泵機組技術(shù)方案論證會

10月26—27日，南水北調(diào)東線一期淮陰三站設(shè)計單元工程順利通過完工驗收。省水利廳廳長、南水北調(diào)辦主任呂振霖現(xiàn)場查看工程情況，省水利廳黨組成員、南水北調(diào)辦副主任張勁松出席驗收會議并講話。工程設(shè)計流量100立方米每秒，工程總批復(fù)投資24778萬元。工程建成后，使淮陰一、二、三站抽水規(guī)模達(dá)到300立方米每秒。

近日，為保證南水北調(diào)工程淮陰三站主機泵設(shè)備的順利安裝，南水北調(diào)工程東線江蘇水源公司主持召開了南水北調(diào)淮陰三站主機泵設(shè)備安裝研討會。與會專家們首先查看了施工現(xiàn)場和主機泵設(shè)備，聽取了水泵生產(chǎn)廠商對主機泵設(shè)備的安裝要求和安裝單位提出的設(shè)備安裝方案。同時結(jié)合工程實際，依次對主機泵設(shè)備安裝、調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的問題提出了許多寶貴意見，為淮陰三站主機泵設(shè)備的順利安裝奠定了基礎(chǔ)。

南水北調(diào)東線一期工程淮陰三站位于徐淮黃泛平原區(qū)。通過工程地質(zhì)勘察查明了泵站、擋洪閘、清污機橋、圍堰和堤防、附屬建筑物基礎(chǔ)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,給出了各層土體的物理力學(xué)指標(biāo),并對地基基礎(chǔ)選型、基坑支護及降排水、建筑材料來源進(jìn)行了評價,為該工程初步設(shè)計提供了可靠依據(jù)。

結(jié)合南水北調(diào)東線第一期工程淮陰三站大型貫流泵站設(shè)計的經(jīng)驗,充分考慮該泵站機組是我國首次采用整體吊裝結(jié)構(gòu)的大型直聯(lián)貫流泵機組以及其水泵葉輪直徑為國內(nèi)目前最大的特點,著重從結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)布置和優(yōu)化、側(cè)向穩(wěn)定措施、結(jié)構(gòu)計算分析、防裂限裂設(shè)計、泵房設(shè)計等方面分析大型整體吊裝貫流泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題,探討解決上述問題以及實現(xiàn)大型整體吊裝貫流泵機組泵站結(jié)構(gòu)安全可靠、美觀實用、經(jīng)濟合理的途徑。

南水北調(diào)江都三站工程改造中,在水泵裝置選型、進(jìn)水流道改造、站下引河整流、水導(dǎo)軸承潤滑方式等方面開展廣泛研究,結(jié)合工程觀測、運行分析及流量測試數(shù)據(jù)表明:①在水泵選型研究中綜合運行工況、水文數(shù)據(jù)等條件,方案合理,改造后的軸流泵機組效率由改造前的59%提升到75%.②采用在原流道結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對dn值優(yōu)化及進(jìn)水流道中隔墩在出口處縮短2m的研究方案使機組汽蝕振動減小,效果明顯.③在泵站t型進(jìn)水前池增加y型導(dǎo)流墩及底坎,整流效果好,泵站邊緣機組運行穩(wěn)定.④針對含沙量較大的水質(zhì),塑料水導(dǎo)軸承采用清水潤滑可提高軸承使用壽命.運行結(jié)果認(rèn)證了工程改造過程中采用的技術(shù)裝備和技術(shù)措施的可靠性和可行性,為大型泵站的技術(shù)改造提供了可以借鑒的范例.

-1- 南水北調(diào)工程泵站 技術(shù)成果交流材料 南水北調(diào)泵站機組設(shè)計選型研究 仇寶云馮曉莉 揚州大學(xué)能源與動力工程學(xué)院 （2010年5月28日） 南水北調(diào)東線工程在江蘇省揚州境內(nèi)長江取水，沿京杭 大運河及其平行河道送水北上至山東、河北和天津，解決生 產(chǎn)和生活用水，促進(jìn)生態(tài)良性發(fā)展。工程從長江調(diào)水到黃河 南岸規(guī)劃設(shè)抽水泵站30處、13個梯級，總揚程65m，設(shè)計 總抽水能力10200m3/s，總裝機容量1017.7mw，沿線經(jīng)過 洪澤湖、駱馬湖、南四湖和東平湖等調(diào)蓄湖泊。 我國已開發(fā)出系列高性能的軸流泵水力模型及少數(shù)混 流泵水力模型，其水力性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。但許多泵站 機組結(jié)構(gòu)形式還不盡合理，影響正常使用；泵機組關(guān)鍵部件 可靠性差，故障頻繁發(fā)生，設(shè)備完好率低，維修費用高。 南水北調(diào)東線工程是國家大型重點工程，應(yīng)根據(jù)工程特 點和要求，在正確規(guī)劃前提下，合理選用

南水北調(diào)泵站工程技術(shù)集成度高,技術(shù)先進(jìn),水泵方案的比選是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),關(guān)系到工程的長期穩(wěn)定運行、總投資和年運行費。二級壩泵站工程具有超低揚程、裝置效率與抗汽蝕性能要求高、年運行時間長等特性,采用燈泡貫流泵裝置機組效率高、結(jié)構(gòu)緊湊。本文對二級壩泵站的三個典型水泵技術(shù)方案進(jìn)行了系統(tǒng)分析比選,研究成果已運用到工程中,對國內(nèi)其它類似泵站工程具有一定的借鑒意義。

針對江都三站進(jìn)水流道改造施工,研究c25粉煤灰自密實混凝土配合比設(shè)計、模板組合裝配技術(shù)以及保證混凝土澆筑到位、防止產(chǎn)生裂縫、保證新老混凝土結(jié)合面黏結(jié)強度等技術(shù)措施,并將上述技術(shù)成果集成創(chuàng)新與組合,應(yīng)用于江都三站進(jìn)水流道改造。結(jié)果表明,混凝土強度、密實性、新老混凝土黏結(jié)以及流道混凝土表面平整度、流線等施工質(zhì)量均滿足要求,為類似工程改造施工提供有益的借鑒和參考。

2011年9月4日，南水北調(diào)東線一期劉老澗二站工程順利通過泵站機組試運行驗收。由江蘇省水利廳、江蘇省南水北調(diào)辦公室、南水北調(diào)工程江蘇質(zhì)量監(jiān)督站、江蘇省水利建沒工程質(zhì)量檢測站等單位的代表和特邀專家組成的驗收委員會聽取了參建各方的工作報告、預(yù)試運行及試運行工作報告，各專業(yè)組檢查了設(shè)備投運后的工作情況和工程的檔案資料。

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(shè)計揚程下滿足設(shè)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。

為提高南水北調(diào)東線第一期工程泵站機組選型設(shè)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(shè)計服務(wù),水利部南水北調(diào)規(guī)劃設(shè)計管理局、水利部水利水電規(guī)劃設(shè)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(wù)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(shè)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。

南水北調(diào)東線工程將在未來幾年內(nèi)建成投入使用。如何降低運營成本,保證南水北調(diào)東線工程的持續(xù)健康地發(fā)展顯得非常主要?，F(xiàn)從機組選型方面分析,加大機組的容量和水泵的調(diào)節(jié)范圍,利用電力峰谷差,優(yōu)化運行方式,從而提高經(jīng)濟效益。為南水北調(diào)工程的建設(shè)和后期運行提供參考。

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(shè)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(jìn)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(shè)計人員具有指導(dǎo)意義和參考價值。

根據(jù)南水北調(diào)東線水源保證率的要求,江都三站更新改造工程對水位組合重新進(jìn)行了核算。根據(jù)水位組合,采用cfd的方法對江都三站水泵裝置內(nèi)部的三維流動進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,同時進(jìn)行了進(jìn)水流道的優(yōu)化水力計算,并對江都三站水泵裝置最優(yōu)方案的水力性能進(jìn)行了模型試驗驗證。數(shù)值計算和模型試驗結(jié)果表明:江都三站的進(jìn)水流道經(jīng)過優(yōu)化,不僅消除了流道內(nèi)的渦帶,而且進(jìn)水流態(tài)均勻,可使水泵裝置的能量性能滿足設(shè)計要求。

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(yīng)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(shè)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(shè)計、設(shè)備選型和運行管理具有參考價值。

1工程慨況江都抽水站工程地處江蘇省江都市境內(nèi),位于京杭大運河、新通揚運河和淮河入江尾閭芒稻河的交匯處,工程始建于1961年,至1977年建成。工程集泄洪、灌溉、排澇、引水、通航、發(fā)電、改善生態(tài)環(huán)境等多項功能于一體,既是江蘇省江水北調(diào)的龍頭,也是國家南水北調(diào)東線工程的源頭。江都三站是江都四座抽水站中的一座,位于第二抽水站東側(cè)250m處。

西臺上泵站在調(diào)水運行過程中,由于來水量變化不定,即使水泵采用機械調(diào)節(jié)改變?nèi)~片角度的運行方式仍存在機組運行切換頻繁、振動大等情況,給設(shè)備安全運行帶來隱患.為保障機組運行平穩(wěn),反向調(diào)水工作安全進(jìn)行,提出了對3≠機組增設(shè)變頻設(shè)備的方案,并對其方案進(jìn)行了實施后的效果評價.結(jié)果表明,變頻設(shè)備表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用效果及優(yōu)勢,對今后變頻設(shè)備在其他泵站工作中的應(yīng)用提供了參考.

西臺上泵站在調(diào)水運行過程中,由于來水量變化不定,即使水泵采用機械調(diào)節(jié)改變?nèi)~片角度的運行方式仍存在機組運行切換頻繁、振動大等情況,給設(shè)備安全運行帶來隱患。為保障機組運行平穩(wěn),反向調(diào)水工作安全進(jìn)行,提出了對3#機組增設(shè)變頻設(shè)備的方案,并對其方案進(jìn)行了實施后的效果評價。結(jié)果表明,變頻設(shè)備表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用效果及優(yōu)勢,對今后變頻設(shè)備在其他泵站工作中的應(yīng)用提供了參考。

西臺上泵站在調(diào)水運行過程中，由于采水量變化不定，即使水泵采用機械調(diào)節(jié)改變?nèi)~片角度的運行方式仍存在機組運行切換頻繁、振動大等情況，給設(shè)備安全運行帶來隱患。為保障機組運行平穩(wěn)，反向調(diào)水工作安全進(jìn)行，提出了對3#機組增設(shè)變頻設(shè)備的方案，并對其方案進(jìn)行了實施后的效果評價。結(jié)果表明，變頻設(shè)備表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用效果及優(yōu)勢，對今后變頻設(shè)備在其他泵站工作中的應(yīng)用提供了參考。

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(jìn)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(jìn)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(shè)備結(jié)構(gòu)功能的合理設(shè)計選型有重大意義。

工程安全監(jiān)測能獲得水工建筑物工作性態(tài)的第一手資料,是及時發(fā)現(xiàn)工程安全隱患的一種有效方法。通過對南水北調(diào)東線一期工程鄧樓泵站的安全監(jiān)測設(shè)計,總結(jié)了大型泵站工程安全監(jiān)測的內(nèi)容、測點布置及設(shè)計施工應(yīng)注意的問題。

由于南水北調(diào)東線工程的高港泵站受長江潮位影響,其揚程變化頻繁、變化幅度大,且同時安裝有變角和不變角兩種不同水泵,因此對不同的日總抽水量,以泵站運行費用最少為目標(biāo),建立優(yōu)化模型。在考慮分時電價影響的基礎(chǔ)上,研究了5種不同變角和變速條件組合的泵站優(yōu)化運行方案,求解確定了泵站各時段的開機臺數(shù)和機組運行工況。計算結(jié)果表明:5種優(yōu)化運行方案中,1—3號機組變速、4—9號機組變速-變角優(yōu)化運行方案節(jié)省電費效果最為顯著;較現(xiàn)行的抽水流量一定的1—9號機組在設(shè)計角度運行方案節(jié)約電費13%～32%。