雙王城水庫入庫泵站運行管理探討

許金民，于 濤，王 磊

（南水北調(diào)東線山東干線有限責任公司，山東 濟南250109）

雙王城水庫位于山東濰坊壽光市，是南水北調(diào)東線膠東干線工程的重要調(diào)蓄水庫。雙王城水庫為中型平原水庫，設(shè)計最高蓄水位12.50 m，相應(yīng)最大庫容6 150 萬m3，設(shè)計死水位3.90 m，死庫容830 萬m3，調(diào)節(jié)庫容5 320 萬m3，水庫底高程為2.5 m。入庫泵站布置在水庫圍壩西南角，泵站設(shè)置機組4 臺，兩臺1200HL-8.5 型水泵，單機額定功率560 kW；兩臺800HL-11 型水泵，單機額定功率315 kW，總裝機容量1 750 kW。泵站設(shè)計引水最大流量為8.61 m3/s，設(shè)計引水最小流量為1.50 m3/s，設(shè)計供水流量為28 m3/s。前池設(shè)計水位2.58 m，前池最低水位1.48 m。泵站特征揚程為：充庫流量為8.61 m3/s 時，泵站設(shè)計總揚程8.33 m，最高總揚程11.86 m，最低總揚程2.33 m；充庫流量為1.50 m3/s，泵站設(shè)計總揚程10.87 m，最高總揚程12.02 m，最低總揚程10.77 m。

1 入庫泵站運行性能分析

1.1 水泵機組設(shè)計選型

雙王城水庫入庫泵站因水庫水位變動（揚程）范圍較大，設(shè)計選用了立式導(dǎo)葉式混流泵作為設(shè)計泵型，選型原則是在最高揚程和最低揚程工況下，水泵均能安全、穩(wěn)定運行，且機組施工簡單，運行管理方便。泵站設(shè)計2 臺1200HL-8.5 型水泵（大機組）、2 臺800HL-11 型水泵（小機組），共4 臺機組，正常運行時采用兩臺1200HL-8.5型水泵，小流量充庫運行時采用800HL-11 型水泵，當一臺1200HL-8.5 型需要檢修或出現(xiàn)故障時，兩臺800HL-11 型作為備用機組運行。

1.2 水泵機組運行性能分析

1）1200HL-8.5 水泵性能分析

圖1 1200HL-8.5 水泵揚程效率曲線

從圖1 可見，1200HL-8.5 型水泵機組在低揚程（5.5 m）下運行效率偏低，效率在50%以下，隨著揚程的增加，效率呈遞增趨勢，最高效率70%左右，且未出現(xiàn)最高效率點。

圖2 1200HL-8.5 水泵揚程功率曲線

從圖2 可見，當1200HL-8.5 型水泵機組效率達到70%左右時，水泵功率已經(jīng)達到600 kW以上，最高功率達到630 kW，已超設(shè)計功率為560 kW 的狀態(tài)下運行。

通過分析，可見1200HL-8.5 型水泵機組的性能不是很理想，可能存在的影響因素如下：配套電機在運行過程中定子發(fā)熱較重，溫度最高達到100℃以上，消耗了過多的能量，降低了電機的效率；水泵的實際運行性能曲線與廠家提供的性能曲線存在偏差，水泵機組未能進入高效區(qū)運行。電機的功率與水泵的功率是按照1:1 配備的，未充分考慮余量，致使機組高揚程運行時超功率較重。

2）800HL-11 水泵性能分析

圖3 800HL-11 水泵揚程效率曲線

從圖3 可見，800HL-11 型水泵機組在低揚程下（7 m）運行的話，運行效率較低，隨著揚程的增加，效率呈遞增趨勢，直至設(shè)計水位，最高效率60%左右，整體效率偏低。

圖4 800HL-11 水泵揚程功率曲線

從圖4 可見，800HL-11 型水泵機組隨揚程的增加，功率也隨之增長，但直到至設(shè)計水位，功率仍未達到315 kW 的額定功率。

通過分析，800HL-11 型水泵機組未能達到設(shè)計工況點，一是與設(shè)計工況點的核算不夠精確有關(guān)；二是與運行時前池水位過高有關(guān)。原設(shè)計前池水位為2.58 m，但因借用膠東調(diào)水渠道，受制于膠東調(diào)水調(diào)度因素的影響，近兩年實際運行，前池水位基本在3.00 m 左右，相應(yīng)也就縮小了揚程；三是與電機整體制造質(zhì)量有關(guān)，定子發(fā)熱較重，電能損耗較大，效率較低。

1.3 水泵機組運行數(shù)據(jù)的分析結(jié)論

通過對數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)四臺水泵機組效率在8%～72%之間，兩臺大機組隨水庫水位的增長，功率呈遞增趨勢，范圍在412～631 kW 之間，高水位運行時出現(xiàn)超功率現(xiàn)象；兩臺小機組隨水庫水位的增長功率同樣呈遞增趨勢，但在水庫蓄水設(shè)計水位，水泵機組仍未達到額定功率。

入庫泵站選擇立式導(dǎo)葉式混流泵，能夠滿足揚程較大幅度變化下的運行要求，水泵機組能夠穩(wěn)定運行，但因水泵運行工作點的核算不夠精確，機泵配套不合理，致使水泵一直偏離工況點運行，效率偏低，且存在超負荷現(xiàn)象。

2 優(yōu)化調(diào)度運行方案

2.1 1200HL-8.5 型機組運行方案

通過對1200HL-8.5 型水泵機組運行數(shù)據(jù)的分析，水泵機組在凈揚程5.5～8 m 條件下運行時，效率相對較高，能達到55%以上，且不會嚴重超功率，運行相對較為穩(wěn)定。調(diào)度時不過度放空水庫，保證水庫水位穩(wěn)定在8 m 以上運行，提高運行效率。

2.2 800HL-8.5 型機組運行方案

通過對800HL-11 型水泵機組運行數(shù)據(jù)的分析，水泵機組在凈揚程7 m 以上運行時，效率相對較高，能達到55%以上。調(diào)度時，小機組運行時，可適當降低前池水位，相應(yīng)提高揚程，同時，水庫低水位充庫時，盡量不選用小機組運行，以提高泵站運行效率。

2.3 入庫泵站聯(lián)合調(diào)度運行方案

通過對水泵機組綜合運行數(shù)據(jù)分析，可對入庫泵站聯(lián)合調(diào)度方案進行優(yōu)化，盡量保證水庫不過度防空，結(jié)合水庫水位合理確定抽水入庫時間，盡量保證水庫水位在8 m 以上運行，初期水庫低水位調(diào)水時選擇大機組運行，當水庫水位達到9.5 m 以上時，開啟小機組運行，當水庫水位達到11 m 時，可以選擇關(guān)閉大機組，利用小機組進行充庫，直至設(shè)計蓄水位。

3 提高泵站高效運行的措施

3.1 高標準確定機泵選型

水泵機組選型要合理，要充分論證水泵機組工況點，保證機組在高效區(qū)運行。水泵機組在選擇生產(chǎn)廠家時，必須充分考察，選擇實力雄厚、生產(chǎn)工藝先進、產(chǎn)品質(zhì)量可靠的廠家，以確保水泵機組的產(chǎn)品質(zhì)量。機泵配套要合理，電機的負載率最好控制在0.75～0.9 之間。

3.2 保證水泵機組良好的進水流態(tài)

雙王城水庫運行初期時，水中含有較多的水草及雜物，而工程設(shè)計中無清污機，需依靠人力進行水草清理，清理效果一般，造成機組氣蝕及振動較嚴重。針對這一問題，管理單位申請增設(shè)了清污設(shè)備及時對水草進行清理，有效改善了水流形態(tài)，提高了水泵機組的運行穩(wěn)定性。

3.3 加強設(shè)備的維修養(yǎng)護

日常運行中，及時檢查設(shè)備的運行狀態(tài)，經(jīng)常對電動機進行日常維護，潤滑軸承，減少摩擦，提高電動機的效率，定期清理電動機內(nèi)的灰塵積垢，改善通風，降低溫升。對水泵機組建檔立卡，做好各項運行數(shù)據(jù)的收集、整理與分析；真實詳細記錄各種技術(shù)數(shù)據(jù)，達到檢修條件時及時組織檢修，發(fā)生故障時及時進行處理并詳細記錄處理過程，保障機組的正常運行。

3.4 加強培訓(xùn)，提高運行人員的管理水平

運行人員水平的高低，直接關(guān)系泵站運行安全，管理單位加大泵站運行人員的技術(shù)培訓(xùn)力度，開展崗位練兵，使每位泵站運行人員都能夠熟練掌握泵站運行的基本知識，運行過程中能夠及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，并及時進行排除，保障機組的正常運行。