泔河二库泵站电机过负荷运行原因探析

2013-09-05慕爱军

地下水 2013年5期

关键词：扬程并联泵站

慕爱军

(陕西省宝鸡峡水利水电设计院，陕西咸阳 712000)

泔河二库泵站电机过负荷运行原因探析

慕爱军

(陕西省宝鸡峡水利水电设计院，陕西咸阳 712000)

泔河二库泵站担负礼泉县7.8万亩农田灌溉任务，由于泵站扬程变化幅度大，配套电机功率小，单机运行工况电机过负荷严重，难以确保泵站安全运行。在泵站工程改造中，有针对性优化了机组设计，使机组扬程高效区从9 m扩大为45.89 m，增大配套电机功率，目前投入抽水运行后性能稳定出水量足，说明原因分析正确，改造设计对路。

水泵扬程;电机功率;过负荷运行;原因分析

泔河二库泵站是宝鸡峡塬上东六支渠灌溉抽水站。于1985年建成，设计灌溉面积7.8万亩、流量1.90 m3/s、扬程61m，泵站总装机容量1 600 kW;安装两台24Sh－9型卧式离心泵，配800 kW 6 kV异步电动机，两水泵并联运行;汇流引水母管长158.6 m，出水压力管道为 DN1000砼管，长3 531 m;泵站建有35 kV变电站1座，主变为SL7－2000 kVA －35/6.3 kV。

1 泵站运行存在问题

由于原泵站建设时设计缺陷，加之设备运行多年，机组老化严重，灌区灌季起步和扫尾阶段用水量较小，水泵单机运行时，电机处于严重过负荷状态。对此必须调节阀门，减小流量，以确保电机安全运行，但扬程损失增加、水泵及阀门剧震现象增多，机组检修频率增加，给正常安全运行带来诸多问题，严重影响泵站运行效能发挥。

2 原因分析

2.1 泵站特征水位

泔河二库泵站由宝鸡峡泔河二库抽水，进水池水位取水库特征水位，其中设计水位取水库加权平均水位，最高水位取水库正常蓄水位，最低水位取水库死水位。水库的加权平均水位发生在水库开、停机水位之间库容重心水位，由水库库容曲线(见表1)加权平均求得，结果见表2。

表1 水库库容曲线表

泔河二库泵站出水池接宝鸡峡输水六支渠，无外来水源补充，最低、最高水位由输六支渠分别通过单台水泵流量和泵站总流量1.76 m3/s来确定。经复核计算，各特征水位见表2。

表2 特征水位

2.2 管路曲线计算

因水库水位变化幅度大，管路曲线计算按水库正常蓄水位单机运行工况、水库加权平均水位时水泵并联运行工况、水库最低水位时水泵并联运行工况分别计算。

管路总扬程由特征净扬程计入损失扬程求得，损失扬程由下式计算:

式中:h损为管路总的损失扬程，m;Q为管路通过的流量，m3/s;S为管路阻力参数，包括沿程阻力系数S沿和局部阻力系数S局，(s2/m5);n为管道糙率，混凝土管取0.014，钢管及铸铁管取0.013;L为对应管段长度，进水并联管道长158.6m，出水并联管道长3531m;d为对应管段内径，进水并联管道为Dg1000钢管，出水并联管道为 Dg1000钢管和混凝土管两种;ζ为局部水头损失系数(主要包括进水口闸门、弯头、岔管、阀门、减缩渐扩管、水泵进口以及管路出口等)。

经计算，进出水管路总阻力系数S为11.25(单机运行)和8.68(并联运行)。

由以上可以看出，在管材、管径、管长一定情况下，S为定值，据此给出一组Q值，求出对应的一组h，以Q为横坐标，h损为纵坐标，绘制管路特性曲线，详见图1和图2。

2.3 水泵特性曲线绘制

泔河二库泵站安装两台24SA－10卧式双吸离心泵，水泵技术参数(见表3)。根据表3，Q－H、Q－η、Q－N、可绘制出水泵高效区特性曲线，详见图1和图2。

图1 24SA－10单机运行工况点计算简图

图2 24SA－10关联运行工况点计算简图

表3 24SA－10水泵特性表

2.4 水泵工作点计算

工况点计算采用图解法，在图1和图2中，管路特性曲线和水泵特性曲线的交点即为水泵工作点，详见表4。

表4 24SA－10水泵工作点计算表

由表4可知，在单机运行工况，水泵已经偏离高效运行区;由图1可知，在水库最高水位和水库加权平均水位对应工况，水泵已严重偏离高效运行区。

据此分析，导致泵站电机过负荷运行原因主要有两方面:①泔河二库水位变化幅度大，约15.5 m，水泵进、出水并联管路长，约3.7 km，导致水泵单机和并联两种运行工况扬程范围大，约21 m，而原水泵高效区较窄，高效区扬程范围仅为9 m，单机、水库高水位时机组运行严重偏离高效区，水泵效率急剧下降，水泵轴功率大大增加，导致电机过负荷运行。②原水泵配套电机功率偏小。2011年宝鸡峡水电设计院对泔河二库水泵机组重新选型设计，新选水泵采用RDLO500－835 A(φ735)水泵曲线，工况点计算结果见表5，由表5可知该水泵特性曲线与24SA－10水泵特性曲线比较吻合，具有可比性，新选水泵高效区范围较宽，在水泵单机、水库高水位运行时最大轴功率达846 kW。