膠東調(diào)水工程宋莊泵站優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行決策分析

李志強(qiáng)，楊星龍，王 勇

（山東省膠東調(diào)水工程壽光管理站，山東 壽光262700）

設(shè)計(jì)與施工

膠東調(diào)水工程宋莊泵站優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行決策分析

李志強(qiáng)，楊星龍，王 勇

（山東省膠東調(diào)水工程壽光管理站，山東 壽光262700）

宋莊泵站是膠東調(diào)水工程的第一級(jí)泵站，在多年的調(diào)度運(yùn)行中，針對(duì)泥沙沉積、地表沉降、冬季冰凌等多種因素影響，提出了宋莊泵站調(diào)度運(yùn)行中存在的問(wèn)題及解決辦法。

泵站；地表沉降；冰凌；氣蝕；調(diào)度運(yùn)行；決策

1 膠東調(diào)水工程及宋莊泵站概況

1.1 膠東調(diào)水工程（原引黃濟(jì)青工程）

南水北調(diào)東線工程中山東“T”字型調(diào)水大動(dòng)脈的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)山東水資源優(yōu)化配置，緩解膠東地區(qū)水資源供需矛盾，改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的重要水利基礎(chǔ)設(shè)施。膠東調(diào)水工程輸水線路總長(zhǎng)482km，其中利用引黃濟(jì)青段工程172km2，新建輸水線路322km。通過(guò)原引黃濟(jì)青引黃閘，經(jīng)宋莊、王耨泵站提水，新建5級(jí)提水泵站給煙臺(tái)門樓水庫(kù)和威海米山水庫(kù)供水。

1.2 宋莊泵站

山東省膠東調(diào)水工程（原山東省引黃濟(jì)青工程）已建成的首級(jí)泵站，是整個(gè)工程的重要節(jié)點(diǎn)之一，位于壽光市田柳鎮(zhèn)宋莊村西北500m處，1987年動(dòng)工，1989年建成通水。泵站為堤身式結(jié)構(gòu)，肘型進(jìn)水流道，虹吸式出水流道，真空破壞閥斷流，廠房分主、副廠房、出水室3部分。主廠房自上而下分別為：電機(jī)層、聯(lián)軸層、水泵層、流道層。泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程9.37m，設(shè)計(jì)流量為35m3/s，采用12CJS-100軸流泵2臺(tái)和1400HD-9混流泵5臺(tái)，配套TL720-16/1730同步機(jī)。另有2臺(tái)26HB-40臥式混流泵為調(diào)節(jié)機(jī)組。泵站由35kV專線供電，有各型變壓器5臺(tái)，供電總?cè)萘?300kVA。

2 影響宋莊泵站調(diào)度運(yùn)行的因素

2.1 泥沙淤積的影響

在調(diào)水過(guò)程中，雖然利用渠首沉砂池對(duì)來(lái)水進(jìn)行了沉砂處理，但近幾年來(lái)，由于調(diào)水任務(wù)急，任務(wù)重，輸水流量大，水流速度快，導(dǎo)致水體的沉淀時(shí)間短，泥沙帶入下游的量大量增加，輸水河道泥沙淤積非常嚴(yán)重。2015年10月份，宋莊泵站組織施工力量進(jìn)行了徹底清淤，但到2016年12月，進(jìn)水池淤泥又達(dá)4m以上，淤泥層斷面達(dá)到進(jìn)水池?cái)嗝娴?0%，由于來(lái)水受阻，從而導(dǎo)致水泵進(jìn)水口處水流流態(tài)紊亂，出現(xiàn)漩渦，進(jìn)入水中的氣體增加，水泵氣蝕現(xiàn)象加劇，嚴(yán)重影響水泵機(jī)組的安全高效運(yùn)行。

2.2 地表沉降的影響

隨著壽光北部地下水開采量日漸增加，地下漏斗區(qū)現(xiàn)象嚴(yán)重，僅在壽光段40km長(zhǎng)的范圍內(nèi)，地表沉降深達(dá)50cm處，并且在輸水渠道上下游方向，如宋莊泵站處沉降達(dá)50cm，而其出水側(cè)下游20km處地表沉降30cm，導(dǎo)致了水準(zhǔn)點(diǎn)高程與工程建設(shè)期向設(shè)置的水準(zhǔn)點(diǎn)高程不一致，給宋莊泵站調(diào)度運(yùn)行造成了很大困難。

2.3 冬季冰凌的影響

在冬季運(yùn)行時(shí)，因氣溫較低，輸水渠易出現(xiàn)凌汛現(xiàn)象，尤其是氣溫下降到-10℃時(shí)，在凌晨2：00～4：00之間，凌汛最為嚴(yán)重，造成宋莊泵站清污機(jī)前層層堆疊，阻水嚴(yán)重，過(guò)水量急劇下降，前池水位迅速下降；最為嚴(yán)重時(shí)，2h之內(nèi)，進(jìn)水池水位下降達(dá)到1m的危機(jī)情況。曾出現(xiàn)過(guò)冰層大量積壓、清污機(jī)無(wú)法正常提起，并無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)除冰的險(xiǎn)情。

2.4 水泵機(jī)組設(shè)備影響

2.4.1 機(jī)組頻繁開停機(jī)

造成電機(jī)線圈端部槽口處和繞組連接處部位頻繁遭受電動(dòng)力的沖擊破壞，電機(jī)絕緣老化，嚴(yán)重影響電機(jī)壽命，間接增加運(yùn)行成本。

2.4.2 泵站效率

由于輸水過(guò)程中運(yùn)行工況的變化，不能實(shí)時(shí)對(duì)流量、水位、揚(yáng)程變化對(duì)機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其不在高效區(qū)運(yùn)行，造成泵站機(jī)組效率偏低，輸水成本升高。

2.4.3 泥沙淤積

長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，因水泵進(jìn)口處泥沙淤積嚴(yán)重，清理不及時(shí)引起的進(jìn)水流態(tài)紊亂，造成水泵葉片和葉輪外殼氣蝕破壞，葉片殘缺，葉輪外殼蜂窩狀，葉片的動(dòng)、靜失衡，葉輪外殼出現(xiàn)了多次氣蝕穿孔，水泵機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的震動(dòng)和噪音加大，功率不穩(wěn)，效率下降，能源單耗升高，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降。

3 解決泵站運(yùn)行因素的措施

3.1 清理泥沙淤積

泵站運(yùn)行周期開始前，提前對(duì)黃河水調(diào)引，以增加黃河水在沉沙池的滯留時(shí)間，使其在沉砂池盡可能沉淀；均衡沉砂池的進(jìn)水和出水流量，減少對(duì)沉沙池泥沙的攪動(dòng)，從而減少水流帶入下游泥沙的總量。對(duì)于河道中和進(jìn)水池中的泥沙淤積，采取超生波測(cè)量，及時(shí)清理，保持進(jìn)水池流態(tài)的穩(wěn)定，從而保證泵站水泵機(jī)組安全高效運(yùn)行。

3.2 根據(jù)地表沉降調(diào)整調(diào)度運(yùn)行

每年對(duì)輸水河的控制水準(zhǔn)點(diǎn)高程進(jìn)行測(cè)量，引用國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，根據(jù)沉降變化情況，對(duì)輸水和工程控制節(jié)點(diǎn)高程重新標(biāo)定。

3.3 冬季運(yùn)行期解除冰凌

3.3.1 啟動(dòng)清污機(jī)

當(dāng)連續(xù)幾天嚴(yán)寒天氣時(shí)，派專人加強(qiáng)觀察輸水河道中的凌汛情況，當(dāng)凌汛不太嚴(yán)重時(shí)，可啟動(dòng)清污機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行破冰，以預(yù)防清污機(jī)處形成冰山，阻塞進(jìn)水池進(jìn)水，破壞水泵進(jìn)水口處流態(tài)。

3.3.2 形成冰蓋避免擁堵

當(dāng)天氣預(yù)報(bào)預(yù)計(jì)氣溫連續(xù)幾天-8℃以下時(shí)，宜提前幾天調(diào)度保持水位穩(wěn)定，利于形成冰蓋，讓水流從冰蓋下面流過(guò)，預(yù)防冰凌現(xiàn)象加重，避免冰凌擁堵清污機(jī)的情況發(fā)生。

3.3.3 使用高壓水槍

在氣溫下降速度較快，無(wú)法形成冰蓋，清污機(jī)前浮冰堆積形成冰山，嚴(yán)重阻水，使清污機(jī)后水位迅速下降的緊急情況下，立即用高壓水槍將清污機(jī)前堆積的浮冰沖開，將清污機(jī)提出水面，消除浮冰對(duì)水流的堵塞，保證進(jìn)水池所需水量及水位達(dá)到運(yùn)行要求。此種情況對(duì)水泵機(jī)組危害較大，會(huì)影響水泵機(jī)組的性能，使水泵的流量及效率下降，功率增加，噪音和震動(dòng)加劇。無(wú)緊急處理狀態(tài)應(yīng)盡量避免使用。

3.4 水泵機(jī)組設(shè)備影響

3.4.1 制定出完善的輸水量計(jì)劃

結(jié)合用戶需求和供水情況，計(jì)算出所需控制的最佳上下游水位，流量及開機(jī)臺(tái)時(shí)及組合方案。實(shí)踐證明：當(dāng)日輸水量揚(yáng)程穩(wěn)定，維持水泵機(jī)組在高效工況區(qū)運(yùn)行時(shí)，可使單位能耗下降，有效降低運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)又避免了對(duì)電機(jī)頻繁開機(jī)造成的絕緣老化，電機(jī)使用壽命減少的危害。

3.4.2 水泵機(jī)組高效優(yōu)化

泵站機(jī)組高效運(yùn)行的實(shí)質(zhì)是對(duì)泵站及閘站 （水

Optim ization of operation and decision of Songzhuang pum ping station of Jiaodong W ater Diversion Project

LIZhi-qiang，YANG Xing-long，WANG Yong
（Shouguang Management Station of Shandong Province JiaodongWater Diversion Project，Shouguang 262700，China）

Songzhuang pumping station is the first level pumping station of Jiaodong water diversion project，in the operation management of years，this paper analyzes various factors of sediment，surface subsidence，winter ice etc.，and puts forward the solutions to optimize the dispatch and operation of Songzhuang pumping station.

pumping station；settlement of ground surface；ice；cavitation；operation；decision

TV7

B

：1672-9900（2017）04-0054-03

2017-06-12

李志強(qiáng)（1970-），男（漢族），山東壽光人，助理工程師，主要從事泵站機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行及管理工作，（Tel）15864306840。