從阜寧泵站更新改造的實(shí)踐談應(yīng)注意的幾項(xiàng)技術(shù)措施

盛成軍 王國(guó)兵

（1.阜寧縣水務(wù)局，江蘇 鹽城 224400；2.如皋市水利建筑安裝工程有限公司，江蘇 南通 226500）

1 工程概況

阜寧渠北泵站位于江蘇省阜寧縣渠北境內(nèi)，建于20世紀(jì)70、80年代，由北沙站、周門站2座排澇站和童營(yíng)站、孫西站、洪橋站3座灌溉站組成，共裝機(jī)34臺(tái)套，總裝機(jī)功率4564 kW，設(shè)計(jì)排灌流量47.1 m3/s，承擔(dān)30 km2面積的排澇和1.17萬hm2耕地的灌溉任務(wù)。

由于受當(dāng)時(shí)客觀條件限制，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，加之經(jīng)30多年運(yùn)行，泵站機(jī)電設(shè)備老化嚴(yán)重，工程設(shè)施損毀變形，造成泵站機(jī)組效率降低，能耗上升，效益減少，運(yùn)行管理費(fèi)用逐年提高，安全隱患增加，因此，對(duì)阜寧渠北泵站更新改造迫在眉睫。為了充分發(fā)揮渠北泵站工程效益，抵御可能出現(xiàn)的各種旱澇災(zāi)害，經(jīng)省發(fā)改委批準(zhǔn)列項(xiàng)，將阜寧渠北泵站更新改造列入2012年全國(guó)大型泵站更新改造項(xiàng)目。

2 安全鑒定

2.1 泵站建筑物

北沙站主副廠房不均勻沉降40 mm，屋面漏雨，墻體裂縫；北沙站檢修橋裂縫、露筋嚴(yán)重；周門站攔污柵橋墩損壞、裂縫；北沙、周門兩站進(jìn)出水池段塊石護(hù)坡坍塌損壞。安全類別評(píng)定為三類。

童營(yíng)站主泵房防滲、抗滑穩(wěn)定、地基應(yīng)力及穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求；屋面破損、滲漏。進(jìn)出水池翼墻錯(cuò)位，沉降縫開裂，墻體前傾，嚴(yán)重裂縫；出水池兩側(cè)漿砌塊石護(hù)坡嚴(yán)重坍塌，護(hù)坡外側(cè)土方?jīng)_毀、坍塌。安全類別評(píng)定為四類。

孫西、洪橋兩站泵房地基承載力不符合規(guī)范要求，泵房墻體多處嚴(yán)重裂縫，屋面大梁與屋面板之間裂縫；進(jìn)出水池漿砌塊石護(hù)坡坍塌，翼墻裂縫。安全類別評(píng)定為四類。

2.2 機(jī)電設(shè)備

2.2.1 水力機(jī)械

北沙、童營(yíng)、周門、孫西、洪橋等泵站主水泵葉片銹蝕、汽蝕嚴(yán)重；主軸銹蝕，軸頸磨損嚴(yán)重；軸承損壞、漏油嚴(yán)重；抽檢的主電機(jī)三相直流電阻不平衡、絕緣電阻不符合要求；孫西、洪橋兩站的4120型柴油機(jī)為1971年產(chǎn)品，主要部件損壞嚴(yán)重。安全類別評(píng)定為四類。

2.2.2 電氣設(shè)備

各泵站的主變壓器為SL型或SJ型，屬淘汰產(chǎn)品；低壓開關(guān)柜也屬淘汰產(chǎn)品，都不符合“五防”要求；閥式避雷器、跌落式熔斷器銹蝕嚴(yán)重。安全類別評(píng)定為四類。

2.3 金屬結(jié)構(gòu)

各泵站的拍門門鉸銹蝕嚴(yán)重；攔污柵柵條彎曲、斷裂嚴(yán)重；檢修門銹蝕嚴(yán)重；啟閉機(jī)螺桿彎曲；擋洪閘門嚴(yán)重破損、裂縫。安全類別評(píng)定為四類。

綜上所述，渠北泵站損壞嚴(yán)重，技術(shù)狀態(tài)差，存在安全隱患，不能滿足安全運(yùn)行的要求。根據(jù)《泵站安全鑒定規(guī)程》，評(píng)定建筑物安全類別為三類；機(jī)電設(shè)備安全類別為四類；金屬結(jié)構(gòu)安全類別為四類，綜合評(píng)定本泵站安全類別為三類。

3 更新改造主要內(nèi)容

3.1 建筑物部分

3.1.1 維修加固

（1）北沙站。維修主泵房，新做配電控制室；拓寬主站身檢修橋，更換電機(jī)層預(yù)制板，改造電纜溝；改造水泵管站內(nèi)、外支撐，拆建出水池后墻及出水池檢修便橋。

（2）周門站。維修泵房；進(jìn)水池護(hù)底、護(hù)坡整修；拆建泵管處出水池后墻。

3.1.2 拆除重建

童營(yíng)站、孫西站、洪橋站都建于20世紀(jì)70年代初，建筑物是磚、石結(jié)構(gòu)，泵室、泵房及上下游連接段損壞嚴(yán)重。因此，對(duì)童營(yíng)站、孫西站、洪橋站建筑物拆除重建。童營(yíng)站采用閘站結(jié)合布置型式，節(jié)制閘布置在中間，4個(gè)泵室分列兩側(cè)，泵站為干式結(jié)構(gòu)；孫西、洪橋兩站泵房采用塊基型結(jié)構(gòu)，開敞式進(jìn)水。

3.2 水泵電機(jī)更新

3.2.1 主機(jī)更新泵站

為充分利用北沙站、周門站原有的水工結(jié)構(gòu)建筑，綜合各方面因素考慮，保持原有泵站的機(jī)組型式和臺(tái)數(shù)不變，按照泵站規(guī)模合理確定合適的水泵機(jī)組。北沙站選用6臺(tái)900ZLB-70立式軸流泵，機(jī)組單機(jī)設(shè)計(jì)流量2.8 m3/s，單機(jī)配套功率260 kW；周門站選用10臺(tái)650HW-7混流泵，機(jī)組單機(jī)設(shè)計(jì)流量0.92 m3/s，單機(jī)配套功率100 kW。

3.2.2 拆除重建泵站

根據(jù)新建泵站的流量、水位和揚(yáng)程要求，結(jié)合泵站布置的具體情況，依據(jù)工程投資、管理水平、運(yùn)行費(fèi)用、設(shè)計(jì)流量等因素綜合考慮，合理確定拆建泵站的水泵臺(tái)數(shù)及型式。童營(yíng)站選用4臺(tái)700ZLB-125立式軸流泵，機(jī)組單機(jī)設(shè)計(jì)流量1.5 m3/s，單機(jī)配套功率95 kW；孫西站選用7臺(tái)650HW-5混流泵，機(jī)組單機(jī)設(shè)計(jì)流量1.04 m3/s，單機(jī)配套功率132 kW；洪橋站選用7臺(tái)650HW-7混流泵，機(jī)組單機(jī)設(shè)計(jì)流量1.11 m3/s，單機(jī)配套功率100 kW。

3.3 電氣設(shè)備更新

3.3.1 變壓器

各泵站根據(jù)總裝機(jī)大小，選用1臺(tái)大容量干式變壓器作為主變壓器；另配備1臺(tái)50 kVA 10/0.4 kV的干式變壓器作為所變壓器，供非運(yùn)行期時(shí)使用。

3.3.2 高壓配電裝置

各泵站的10 kV配電裝置由5臺(tái)KYN-28戶內(nèi)高壓開關(guān)柜組成，其中，1臺(tái)10 kV計(jì)量柜、1臺(tái)PT柜、1臺(tái)進(jìn)線柜，1臺(tái)主變進(jìn)線柜、1臺(tái)所變進(jìn)線柜。高壓柜內(nèi)裝設(shè)真空斷路器。

3.3.3 低壓配電裝置

各泵站的0.4 kV配電裝置由5臺(tái)抽屜式低壓柜組成，其中，1臺(tái)主變進(jìn)線柜、2臺(tái)主機(jī)出線柜，1臺(tái)無功補(bǔ)償柜、1臺(tái)低壓配電柜。柜內(nèi)開關(guān)主要選擇框架斷路器和塑殼斷路器。為方便運(yùn)行人員操作和安全，斷路器開關(guān)全部選用電動(dòng)操作（面板操作），柜面選用數(shù)字儀表。

3.3.4 軟啟動(dòng)器

主電機(jī)采用軟啟動(dòng)方式，每臺(tái)電機(jī)配1套數(shù)字式軟啟動(dòng)裝置，由軟啟動(dòng)裝置及交流接觸器等設(shè)備組成壁掛式控制箱安裝于現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)旁，每臺(tái)主機(jī)配1只控制箱。

3.4 金屬結(jié)構(gòu)部分

北沙、周門、洪橋三站拆除舊攔污柵，新建清污機(jī)橋，配備抓斗式清污機(jī)及攔污柵；各泵站的鋼筋混凝土閘門全部更換為鋼閘門或鑄鐵閘門。

3.5 增設(shè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)

為適應(yīng)現(xiàn)代化調(diào)度、控制和管理，實(shí)現(xiàn)“無人值班、少人值守”的目的，北沙站設(shè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，主要包括微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)。

3.5.1 泵站監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)主要由上位機(jī)、下位機(jī)（現(xiàn)場(chǎng)控制、測(cè)量單元）、通訊接口及各種軟件組成。上位機(jī)包括具有人機(jī)界面的監(jiān)控主機(jī)、UPS、交換機(jī)、服務(wù)器等設(shè)備。下位機(jī)包括1套泵站主機(jī)PLC、1套公用設(shè)備PLC，組成雙機(jī)熱備PLC。實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站內(nèi)主機(jī)、輔機(jī)的控制與調(diào)節(jié)，以及對(duì)10 kV、0.4 kV配電系統(tǒng)等的自動(dòng)控制。

3.5.2 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

視頻監(jiān)視系統(tǒng)由前端設(shè)備、傳輸設(shè)備、控制設(shè)備、顯示設(shè)備四部分組成。前端設(shè)備由高分辨率的彩色攝像機(jī)、全方位云臺(tái)、三可變鏡頭、固定攝像頭、室外防護(hù)設(shè)備組成，負(fù)責(zé)圖像的采集及信號(hào)處理；傳輸設(shè)備為雙屏蔽超五類電纜、接口設(shè)備；控制設(shè)備負(fù)責(zé)前端設(shè)備和圖像的控制、切換、處理等功能，主要由視頻一體化機(jī)完成；顯示和記錄設(shè)備可根據(jù)不同的圖像顯示要求進(jìn)行顯示和記錄。

4 更新改造中要注意的幾點(diǎn)問題

4.1 科學(xué)鑒定，為決策提供技術(shù)支撐

泵站安全鑒定工作是搞好泵站更新改造的重要基礎(chǔ)性工作之一。阜寧渠北泵站委托揚(yáng)州大學(xué)測(cè)試中心和專業(yè)設(shè)計(jì)部門嚴(yán)格按照《泵站安全鑒定規(guī)程》要求，完成泵站狀況調(diào)查分析、泵站現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)、工程復(fù)核計(jì)算分析，形成了《泵站狀況調(diào)查分析報(bào)告》、《現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)報(bào)告》和《工程復(fù)核計(jì)算分析報(bào)告》，提出了《泵站安全鑒定報(bào)告書》。阜寧渠北泵站通過江蘇省水利廳、發(fā)改委組織的安全評(píng)定，并通過了中國(guó)灌排中心的安全鑒定復(fù)核。安全鑒定結(jié)論定量、定性地反映了各泵站老化失修、效益衰減的狀況，為泵站更新改造提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)，確保了泵站更新改造工程建設(shè)質(zhì)量，提高了泵站更新改造的水平和效益。

4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲取最大的灌排效益

泵站的更新改造，必須貫徹先進(jìn)性、合理性和經(jīng)濟(jì)性的原則，應(yīng)針對(duì)各個(gè)泵站的具體情況，因地制宜，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。所謂先進(jìn)性就是要擇優(yōu)選用一個(gè)性能先進(jìn)、技術(shù)成熟的主水泵和配套性能先進(jìn)、運(yùn)行可靠的電動(dòng)機(jī)及其輔助設(shè)備；合理性就是要緊密結(jié)合和妥善處理泵站的不可變更或不宜變更的制約條件；經(jīng)濟(jì)性就是要在有限的投資情況下，盡量保證泵站在高效區(qū)運(yùn)行，降低泵站運(yùn)行成本，提高泵站的灌排效益。

4.3 注重節(jié)能，采用新技術(shù)、新材料、新工藝

近年來，隨著國(guó)家對(duì)灌排泵站建設(shè)和更新改造力度的加大，泵站節(jié)能技術(shù)研究取得了許多新成果。泵站更新改造中應(yīng)注意推廣新技術(shù)、新材料、新工藝。（1）在設(shè)備選型方面，考慮優(yōu)選新型設(shè)備，如：無滑環(huán)節(jié)能繞線式異步電機(jī)、節(jié)能型變壓器、中小型水泵葉片調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、節(jié)能型自由側(cè)翻式拍門等，并考慮水泵與電機(jī)功率匹配。渠北泵站變壓器由油式淘汰型更新為干式節(jié)能型，拍門由跌落式更新為自由側(cè)翻式。（2）在材料方面，水泵材料應(yīng)優(yōu)選耐磨材料，如：不銹鋼材料，或采用抗磨蝕材料，并對(duì)葉片及過流表面進(jìn)行噴涂處理；電動(dòng)機(jī)選用優(yōu)質(zhì)絕緣材料，定子絕緣材料可利用F級(jí)絕緣和外壓裝工藝，使其具有良好的絕緣性能和防潮能力，定子鐵芯應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)高導(dǎo)磁冷軋硅鋼片。（3）在運(yùn)行調(diào)度方面，應(yīng)建立泵站優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型和泵站優(yōu)化調(diào)度決策支持系統(tǒng)，利用泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控與信息系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)優(yōu)化組合，根據(jù)灌溉或排澇需要的流量，選擇高效機(jī)組，實(shí)現(xiàn)泵站安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。渠北泵站中北沙站通過新建自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化調(diào)度、控制和管理，真正達(dá)到了“無人值班、少人值守”。

5 結(jié)語

阜寧縣渠北泵站改造后，改善灌溉面積1.17萬hm2，提高30 km2面積的抽排保證率。一年多來，累計(jì)灌溉開機(jī)10368臺(tái)時(shí)，提水灌溉約4375萬m3；累計(jì)排澇開機(jī)5760臺(tái)時(shí)，抽排澇水約3369萬m3，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，達(dá)到了預(yù)期的更新改造效果。