淺談王家泵站更新改造主體方案的優(yōu)化選比

王　銳　時(shí)瑩娟　李發(fā)龍

（1.渭南市港口抽黃工程管理局渭南潼關(guān)714300；2.千陽縣水利工作隊(duì)寶雞千陽721100；3.西安景天水利水電勘測設(shè)計(jì)咨詢有限公司西安未央710018）

淺談王家泵站更新改造主體方案的優(yōu)化選比

王銳1時(shí)瑩娟2李發(fā)龍3

（1.渭南市港口抽黃工程管理局渭南潼關(guān)714300；2.千陽縣水利工作隊(duì)寶雞千陽721100；3.西安景天水利水電勘測設(shè)計(jì)咨詢有限公司西安未央710018）

本文通過交口灌區(qū)王家泵站運(yùn)行現(xiàn)狀和改造思路的介紹，通過泵站設(shè)計(jì)流量及凈揚(yáng)程的計(jì)算，水泵電動(dòng)機(jī)組和總體布置方案選型進(jìn)行優(yōu)化對比，為同類泵站改造提供參考。

灌區(qū)；泵站改造；方案優(yōu)化比選

1　王家泵站概況

交口灌區(qū)位于關(guān)中平原東部，處在渭河下游，該灌區(qū)以渭河為水源，是座灌排并舉的大型多級電力排灌泵站工程。王家站位于蒲城縣原任鄉(xiāng)王家村西側(cè)，1970年建成，是交口抽渭灌溉系統(tǒng)七級站，由北干肖家六級抽水站提水至王家泵站，王家泵站設(shè)計(jì)流量4.767m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程15.81m，擔(dān)負(fù)著交口灌區(qū)北干王家站及后面張橋兩站12.05萬畝農(nóng)田灌溉與人畜供水任務(wù)。王家泵站運(yùn)行五十多年，設(shè)備老化，工程老化病害嚴(yán)重，機(jī)組效率低，運(yùn)行事故多，嚴(yán)重影響了泵站供水效益的正常發(fā)揮。為了保證泵站工程的運(yùn)行安全，減少不必要能源消耗，降低供水成本，更好發(fā)揮泵站的工程效益、社會(huì)效益，促進(jìn)泵站周邊環(huán)境的生態(tài)效益，確保該灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)良性發(fā)展，對王家泵站進(jìn)行更新改造，十分必要。

2　王家泵站進(jìn)行更新改造的思路

王家泵站改造，主要是改善機(jī)電設(shè)備質(zhì)量和性能，注重泵站裝置效率提高，通過現(xiàn)代新材料、新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)運(yùn)用，提高主機(jī)組和輔助設(shè)備運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性和安全性，降低機(jī)組運(yùn)行維護(hù)成本，力求使泵站工程發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。在管理方面，以現(xiàn)代化技術(shù)改造為目標(biāo)，改善泵站辦公條件，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控自動(dòng)化，使監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、管理方便，系統(tǒng)性能和指標(biāo)與泵站規(guī)模相適應(yīng)，改善泵站周邊環(huán)境，改善泵站交通、通信設(shè)施條件，把王家泵站建成功能齊全、技術(shù)先進(jìn)、布局合理的現(xiàn)代化泵站，達(dá)到工程設(shè)計(jì)科學(xué)化、設(shè)備現(xiàn)代化、運(yùn)行自動(dòng)化，為交口灌區(qū)糧食安全、用水安全、生態(tài)環(huán)境安全提供強(qiáng)有力的工程支持，保障供水安全。

3　王家泵站設(shè)計(jì)流量及凈揚(yáng)程計(jì)算

3.1設(shè)計(jì)流量確定

王家泵站灌溉面積為12.05萬畝，灌溉模數(shù)2.50萬畝/m3/s，由灌溉面積和灌溉模數(shù)求得王家泵站灌溉所需流量為4.82m3/s。

3.2凈揚(yáng)程計(jì)算

本次計(jì)算采用的水位為：進(jìn)水池運(yùn)行最低水位為387.7m；進(jìn)水池運(yùn)行設(shè)計(jì)水位為388.3m；出水池最低水位為400.1m；出水池設(shè)計(jì)水位為400.8m，出水管虹吸管中心線高程401.4m。由此計(jì)算：王家泵站最大凈揚(yáng)程為H凈max=13.68m，最小凈揚(yáng)程H凈min=11.76m；設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程H凈設(shè)=12.5m。

4　王家泵站水泵與機(jī)組選型的對比

4.1參選方案

依據(jù)泵站設(shè)計(jì)流量及揚(yáng)程，王家泵站通過分析計(jì)算，目前有三個(gè)方案，可供比較，方案一選擇用4臺32SA-19D和1臺24SA-18C雙吸離心泵，該方案流量不滿足規(guī)范要求，且水泵體積較大，泵房偏小，水泵間距太小，不利于水泵、電機(jī)安全運(yùn)行，故本方案不選用；方案二選擇用4臺32SA-19D和1臺500S13中開式離心泵，該方案流量不能滿足規(guī)范要求，且泵站裝置效率偏低，能源單耗偏高，故本方案不選用；方案三選擇用4臺DFSS700-27N/8和1臺DFSS500-19/6雙吸離心泵，總流量為4.81m3/s。，該方案最大優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)狀廠房尺寸能夠滿足機(jī)組安裝要求，不需要建設(shè)廠房，土建工程量極小，選用的水泵具有耐磨特點(diǎn)，適合抽高含沙水，同時(shí)機(jī)組流量與所需流量基本一致，大小機(jī)組搭配起來，運(yùn)行靈活，各項(xiàng)指標(biāo)較為理想。

4.2水泵工作點(diǎn)確定

以下只列出方案三的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，4臺DFSS700-27N/8和1臺DFSS500-19/6雙吸離心泵工作點(diǎn)的詳細(xì)計(jì)算，其裝置阻力參數(shù)為：DFSS700-27N/8：S進(jìn)=0.27 s/m5，S=1.33 s/m5；DFSS500-19/6：S進(jìn)=0.7 s/m5，S=4.10s/m5；

4.3水泵運(yùn)行工況計(jì)算

DFSS700-27N/8機(jī)組的運(yùn)行工況。其中當(dāng)在最高凈揚(yáng)程H凈max=13.68m運(yùn)行時(shí)，求得：Qmin=0.93m3/s，h損=1.15m，H=14.83m，N軸= 159.00kW，η泵=85%；當(dāng)在最低凈揚(yáng)程運(yùn)行時(shí)，當(dāng)H凈min=11.76m，求得：Qmax=1.14m3/s，h損=1.73m，H=13.49m，N軸=176.89kW，η泵=85.2%；當(dāng)在設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程h凈設(shè)=12.451m運(yùn)行時(shí)。求得：Q設(shè)=1.045m3/s，h損=1.44m，H設(shè)=13.89m，N軸=164.61kW，η泵=86.0%。

DFSS500-19/6機(jī)組的運(yùn)行工況，當(dāng)在最高凈揚(yáng)程H凈max=13.68m運(yùn)行時(shí)，水泵Qmin=0. 611m3/s，h=1.53m，H=15.21m，N軸=109.73kW，η泵=83.0%。當(dāng)在最低凈揚(yáng)程H凈min=11.76m運(yùn)行時(shí)，求得：Qmax=0.67m3/s，h=1.84m，H=13.60m，N軸=110.24kW，η泵=81.0%。當(dāng)在設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程h凈設(shè)=12.451m運(yùn)行時(shí)，求得：Q設(shè)=0.63m3/s，h損=1.63m，H設(shè)=14.08m，N軸=105.37kW，η泵=82.5%。

在設(shè)計(jì)工況下，對該泵站改造方案三中機(jī)組能源單耗和裝置效率如下：DFSS700-27N/8機(jī)組所需流量與泵站流量校核計(jì)算如下：1.045m3/s×4=4.18m3/s；DFSS500-19/6 0.63m3/s ×1=0.63m3/s，泵站總流量為4.81 m3/s，與所需流量4.82m3/s，偏小0.2%，滿足規(guī)范要求。DFSS700-27N/8機(jī)組所需流量與泵站流量校核：η裝=72.4%，e=3.76 kW.h/kt.m；DFSS500-19/6機(jī)組所需流量與泵站流量校核：η裝=68.9%，e=3.96 kW.h/kt.m。

綜上所述，方案三選定的水泵軸功率、轉(zhuǎn)數(shù)、電壓等級等參數(shù)符合設(shè)計(jì)方案的各項(xiàng)指標(biāo)，同時(shí)按照《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50265-2010）和《泵站改造工程設(shè)計(jì)大綱》，選擇Y系列高效節(jié)能0.4kV交流異步電動(dòng)機(jī)，可以達(dá)到F級絕緣。最終確認(rèn)王家泵站更新改造方案為：DFSS700-27N/8型水泵配套Y2-355L-8型200kW電機(jī)，DFSS500-19/6水泵配套Y2-315L-6型132kW電機(jī)。

5　王家泵站總體布置方案

王家泵站本次改造需更新改造5臺水泵，由于水泵形式的變化引起進(jìn)出水部分外置條件的變化，故對王家泵站總體布置提出以下三種方案。

方案一是維持進(jìn)水部分及2號鎮(zhèn)墩以后出水部分不動(dòng)。因王家泵站本次需更新改造5臺水泵，水泵出水形式由側(cè)向出水改為正向出水，水泵出水軸線與壓力管道軸線角度發(fā)生改變，故本次改造若維持進(jìn)水部分及2#鎮(zhèn)墩以后出水部分不動(dòng)，則必須對王家泵站的5條壓力出水管道（2號墩以前）進(jìn)行拆除加固改造，重新布置。此方案工程總投資443萬元，此方案施工工期長，直接影響灌溉生產(chǎn)，且工程量大，投資偏大，施工成本費(fèi)用偏高，所以此方案不算最佳方案。

方案二是維持進(jìn)水部分不動(dòng)，將1號鎮(zhèn)墩向后推移，使水泵出水口與壓力出水管道接口采用“S”管連接。因王家泵站本次需更新改造5臺水泵，水泵出水形式由側(cè)向出水改為正向出水，使水泵出水軸線與壓力管道軸線角度發(fā)生改變，若維持進(jìn)水部分不動(dòng)，則可采用“S”管將水泵出水口與壓力出水管道接口連接，但由于王家站泵房偏窄，不能滿足“S”管曲率要求及管路布設(shè)要求，需拆除鎮(zhèn)墩，并將其向后推移，然后用“S”管連接。此方案工程總投資394萬元，施工成本費(fèi)用雖低，但此方案大大增加了管路阻力系數(shù)，降低了管路效率，所以此方案不是最佳方案。

方案三是拆除重建進(jìn)水流道及進(jìn)水池，使進(jìn)水池中心軸線向右移動(dòng)1.72m，出水池及出水管道維持不變方案。因王家泵站本次需更新改造5臺水泵，水泵出水形式由側(cè)向出水改為正向出水，使水泵出水軸線與壓力管道軸線角度發(fā)生改變，若維持出水池及出水管道不動(dòng)，則需將進(jìn)水流道及進(jìn)水池中心軸線向右移動(dòng)1.72m。此方案工程總投資549萬元，投資偏大，施工成本費(fèi)用偏高，但此方案優(yōu)化了進(jìn)出水條件，且施工簡單。所以，此方案為推薦方案。

6　結(jié)語

王家泵站本次總體布置方案不變，仍為進(jìn)水池、主廠房、管道、出水池，布置在一條直線上，正向進(jìn)水正向出水。管理站（泵站生活區(qū)）位于主廠房的右側(cè)，進(jìn)出水渠道中心線維持原軸線不變，廠外地坪高程基本維持原地面高程不變。陜西水利

（責(zé)任編輯：唐紅云）

TU992.25

B