陕甘宁盐环定扬黄一泵站改造工程主水泵选型方案研究

光荣

（宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司 宁夏银川 750004）

1 工程概况

陕甘宁盐环定扬黄工程是为解决革命老区宁夏盐池、同心县，陕西省定边县，甘肃省环县部分地区人畜饮水困难，防治地方病，发展农业灌溉，改善生态环境，促进老区人民脱贫致富而兴建的一项扬黄工程，是国家“八五”重点建设项目之一。工程分三省区共用工程和各省区专用工程。设计流量11m3/s（一泵站）。共用工程1988年7月开工建设，1996年9月竣工，共建成泵站12座，总装机容量6.59万KW，完成投资3.03亿元。

由于陕西、甘肃两省专用工程建设速度较缓慢，共用工程达不到设计供水能力，在小流量情况下运行，造成运行管理成本一直居高不下，加之泵站、干渠建设标准低，防洪、排水、风沙、流沙等问题考虑不足，遗留问题较多，机泵、变电工程为八十年代中期水平，维护量大、安全性较低。工程效益得不到应有的发挥，政府财政补贴负担较重，长期困扰着工程管理单位的日常工作，严重影响着泵站和渠道的正常运行。

为了使这项造福老区人民的基础设施早日发挥其应有的作用，国家发改委、水利部分别于2009年7月，对盐环定扬黄工程的共用部分和专用部分的续建改造工程进行了初设批复，同意续建改造该工程。

共用工程龙头泵站——陕甘宁盐环定扬黄一泵站于1992年9月建成并试运行。泵站设计流量：11m3/s，总扬程：9.5m；共安装：40ZLB-50水泵6台，安装：YL 400-10配套电机6台，总装机容量：2400kW。

2 初设情况

2.1 一泵站初设改造内容

一泵站初设改造内容见表1所示。

表1 更新改造机泵及辅助设备表（初步设计）

2.2 初步设计方案存在的主要问题

（1）盐环定扬水一泵站存在的安全运行问题。

盐环定一泵站在东干渠 36km+200m取水，东干渠受灌溉用水高峰影响，水位变化大，现安装的立式轴流泵适应扬程变幅小、不具备水量调节功能；一泵站原6台轴流式水泵，水泵、电动机为上下两个基础，振动、汽蚀较严重，摆度大，噪音大，因机组的振动、汽蚀，再加上黄河水的泥沙进入到水泵的上、下橡胶导轴承，导致导轴承运行中损坏严重。

（2）盐环定扬水一泵站机组检修繁杂、配件费用贵，维修成本大。

（3）原出水管驼峰上安装的真空破坏阀已损坏，不具备开机排气、停机进气断流的功能，现已拆除用手动闸阀临时替代，严重影响水泵机组的安全运行。

（4）一泵站装置效率低，能源单耗高，运行不经济。

2.3 结论

要从根本上解决盐环一泵站水泵机组存在的上述两大问题，应当注意以下两点：（1）盐环一泵站改造时，泵型必须大小搭配，而且新选的泵型应能适应盐环一泵站进水池水位变化的要求；（2）盐环一泵站改造时，新选的水泵机组的振动、汽蚀要在规程范围之内，在结构上要取消橡胶轴承。

3 盐环一泵站方案调整的必要性及调整后的影响

3.1 盐环一泵站方案调整的必要性

（1）盐环定扬水工程一泵站作为西北三省（区）干旱带上的及其重要的水源泵站，是农业灌溉、人畜饮水、工业供水等唯一水源，为了提高供水保证率，必须进行彻底改造；

（2）一泵站必须进行彻底改造，才能解决现安装的轴流泵扬程变幅小、不具备水量调节功能，系统输水不稳定，不能适应不同输水流量的矛盾；

（3）一泵站必须进行彻底改造，才能根本解决供水上的安全隐患，才能使一泵站恢复设计流量，才能根本解决水泵振动、汽蚀严重，摆度大，噪音大，导轴承检修、更换周期短，能源单耗高，运行不经济等问题；

（4）一泵站彻底改造后，泵站装置效率由改造前的 58.27%提高为改造后的 65.36%。（《泵站设计规范》（GB/T 50265-2010）规定：轴流泵站与混流泵站的装置效率不宜低于65%）；

3.2 方案调整后的影响

盐环定一泵站方案调整后对整个工程规模不产生影响，首先泵站的设计流量不发生变化，既泵站的规模不发生变化；其次，泵站主副厂房结构没有发生变化。

盐环定一泵站方案调整后对工程安全不产生影响，方案调整只是机组的形式发生了变化，方案调整后的机组的形式更有利于泵站的安全运行。

盐环定一泵站方案调整后对生态环境不产生影响，方案调整只是机组的形式发生了变化，方案调整后的机组运行的噪音更小、运行更平稳，更有利于泵站生态环境的和谐。

盐环定一泵站方案调整后投资增加约 1250万元，约占续建公用工程投资的 8%，对整个工程投资影响不大；盐环定一泵站方案调整后，机组运行效率更高，更加节电、节能，经济效益和社会效益会显著提高。

4 盐环一泵站方案调整的内容

4.1 主设备方案调整的基本原则

（1）在各运行工况下，水泵不气蚀、不超载，且能在高效区内运行；（2）在黄河多泥沙条件下，水泵过流部件耐磨损，效率下降慢，使用寿命满足设计要求；（3）选型时泵站设计流量不变，考虑一泵站现有6个机位，泵型进行大、中、小水泵泵搭配；（4）选用的设备应是可靠、成熟的产品，设备及土建的投资应尽量节省；

4.2 一泵站大、中、小泵搭配，流量初步确定

根据一泵站现实际运行情况，经与运行管理单位商定：一泵站装4大、1中、1小水泵，运行为：3大、1中、1小水泵，备用1台大泵；大泵流量为：2.9m3/s，中泵流量为：1.8m3/s，小泵流量为：0.9m3/s，泵站设计流量为：11m3/s。

4.3 一泵站水泵泵型的比较

根据盐环定一泵站设备调研、考察报告及甘肃省某电灌工程一、二泵站改造后现场调研的情况及现盐环一泵站的运行扬程 9.59m，可以得出：目前适合盐环定一泵站改造的泵型有混流水泵和轴流水泵，扬程在6～15m范围内，混流水泵和轴流水泵都能适应；但是，混流泵从零流量到大流量均能运行，轴流泵只能在大流量下运行；混流泵高效范围广，能适应扬程变化，轴流泵高效范围窄，扬程变化后，效率很快降低；混流泵的抗汽蚀性能好，轴流泵的抗汽蚀性能较差；结合盐环一泵站的实际情况，对单基础蜗壳式混流水泵和单基础导叶式混流水泵进行比较，两种泵型的泵站技术指标表见表 2和表3所示。

从两种泵型的泵站技术指标表可以看出：（1）单基础蜗壳式混流泵转速低，设备重，相对运行时平稳，振动、摆度小；而单基础导叶式混流泵转速高，设备轻，相对运行时，振动、摆度大；（2）单基础蜗壳式混流泵相对运行时水泵的抗汽蚀性能好，振动、摆度小；而单基础导叶式混流泵相对运行时水泵的抗汽蚀性能差，振动、摆度大。

表2 一泵站技术指标表(单基础蜗壳式混流泵方案)

4.4 两种水泵改造费用的比较（机泵费用+相应的水工费用）

单基础蜗壳式混流泵改造方案的费用比单基础导叶式混流泵改造方案费用多 44.786万元（占13.8%），建议仍然推荐单基础蜗壳式混流泵改造方案。其理由如下：

（1）单基础蜗壳式混流泵避免了导叶式混流泵水导轴承在黄河水中运行易磨损之弊端；（2）单基础蜗壳式混流泵转速低，设备重，相对运行时平稳，振动、摆度小；（3）单基础蜗壳式混流泵相对运行时水泵的抗汽蚀性能好，振动、摆度小；（4）单基础蜗壳式混流泵叶轮为闭式结构，由前后护板及5个叶片整体焊接或铸成一个整体叶轮，强度远高于导叶式混流泵之开式叶轮（即叶片式结构）；（5）单基础蜗壳式混流泵没有导轴承的润滑水系统，运行、维护简单、方便、可靠；（6）由双基础立式轴流泵改为单基础蜗壳式混流泵后，机组振动的预测：机组改造后原双基础立式轴流泵：水泵与电动机之间的 4.0m的传动轴将取消，机组的转速由原来的600rpm降低为425rpm和490rpm，水泵与电动机改为直联，机组的振动及摆度将大大减轻。（7）由双基础立式轴流泵改为单基础蜗壳式混流泵后，机组检修、维护方便。单基础蜗壳式混流泵检修时，工作面全部在水泵层，无需在进水流道的地板处拆进水喇叭管，更换叶轮、维修机组简便，一般检修一台机组需要约5～7天，机组的检修周期大大缩短。

表3 一泵站技术指标表(单基础导叶式混流泵方案)

5 结语

为了使国家“八五”重点建设项目之一的《陕甘宁盐环定扬黄工程》充分发挥应有的效益，调整后的一泵站改造方案较初步设计增加投资 1250.0万元，但是从根本上解决原安装的轴流泵扬程变幅小、不具备水量调节功能，系统输水不稳定，不能适应不同输水流量的矛盾；解决了水泵振动、汽蚀严重，摆度大，噪音大，导轴承检修、更换周期短，能源单耗高，运行不经济等问题；一泵站彻底改造后已运行近一年，泵站装置效率由改造前的58.27%提高到65.36%，机组运行非常平稳，达到了设计要求，受到了业主及运行单位的一致好评，这说明改造是成功的。