丹寨吊洞水库供水工程一级泵站机组选型分析

2014-03-05郑录艳

河南水利与南水北调 2014年10期

□郑录艳 □白晓

（1贵州省水利水电勘测设计研究院 2四川大学水利水电学院）

1 扬程变幅较大的水泵选型方法

泵站扬程主要取决于上、下游水位差，而泵站出水池水位变化较小。进水池若为水位变幅较大的水库，则会出现泵站扬程变幅较大的情况。这种情况下水泵的型式选择就遇到了无论哪一种水泵的性能曲线都不能涵盖所有运行扬程、即使勉强涵盖也会出现水泵效率不高、机组运行稳定性差等情况。近年来在国家政策的大力支持下，贵州境内开始拟建很多大、中型水利工程，在这些工程中大部分都需要设置提水泵站，且很多都是直接从水库取水。于是出现了很多大流量、高扬程、扬程变幅较大的提水泵站。如何使这些水泵高效、稳定的工作，机组形式及运行方式起了决定作用。文章对扬程变幅较大、流量大、扬程高而且泵站供水保证率较高的提水泵站水泵机组选型做出分析。

一般在遇到扬程变幅较大的情况下，可以有两种方法来解决：一是选择两组扬程段的水泵，在运行过程中根据不同水库水位情况来开启相应扬程范围的那组泵；另外一种就是考虑水泵配套电机采用变频方式运行，通过调整转速来改变水泵的性能特性曲线，使水泵能在不同扬程段稳定运行，且效率较高。

第一种方法必须设置两组泵及附属设备，机电、土建投资都会有较大的投资增加，而且两组泵要随水位变化做出及时的切换，对于泵站的自动化要求精度更高、运行管理工作量也增加很多。

第二种方法须对每台电动机配备变频器，电动机配套变频器在水利行业的使用相对其他行业要滞后一些，成本偏高，所以一般只在变幅较大的提水泵站使用。在这种情况下既可省掉因分组设泵而增加的土建投资，又可以解决水泵因为变幅较大难以选水泵型号的问题。

2 吊洞水库工程一级泵站水泵选型分析

2.1 工程概况

吊洞水库主要功能是向丹寨县、兴仁镇城镇供水,同时解决0.13万hm2的灌面。吊洞水库工程是以城镇和工业供水为主兼灌溉的一项综合性水利工程。

工程建成后，P=95%县城供水毛供水量为3285万m3/a；P=80%灌溉用水量为580万m3/a，灌溉面积达1333.33 hm2（田738 hm2，土595.33 hm2）；并下放环境水量788万m3/a。坝型为碾压混凝土拱坝。吊洞水库调节性能为年调节，水库校核洪水位744.25m，正常蓄水位为742m，相应库容为2020万m3，最大坝高90m，总库容2210万m3。

为满足供水要求，本工程供水流量1.56m3/s，一级泵站提水扬程范围92.19～156.44m。

2.2 设计扬程的选择

供水泵扬程范围为92.19～156.44m,变幅达64.25m,占最大扬程的41%。泵站扬程变幅较大，可考虑使用水泵配套电机变频运行或分组选泵的措施。但设置两组泵及其附属设备，机电、土建投资都会有较大的投资增加，而且两组泵要随水位变化做出及时的切换，对于泵站的自动化要求精度更高、运行管理工作量也增加很多。所以为了使水泵能够稳定运行，本泵站水泵电机采用变频运行。

在设计扬程下，水泵转速为额定转速，流量为额定流量，电机频率为50Hz。所谓调频是为了在最大扬程到最小扬程之间保证水泵输出设计流量下进行调节，即在水泵及电机随着扬程的减小，变频器调节降低转速，以保证设计流量输出。对于变频运行水泵机组，变频宜从高扬程调至低扬程，以避免电机超频运行,所以供水泵设计扬程取为156.44m。

2.3 机型选择

从扬程、流量大小来看，本泵站可选用长轴深井泵或卧式离心泵两种泵型，但根据对国内（包含合资）厂家调研，深井泵并不适宜长期变频运行，且本泵站井下深度也较大，水泵生产有一定难度，所以本泵站选择水泵型式为卧式离心泵。

2.4 机组台数及机型的确定

供水 2020年规划为 2086万 m3/a，2030年规划为 3285万m3/a；设计流量为1.56m3/s。供水泵选择两用一备，单台机流量0.78m3/s,一台机时年供水量为2465万m3，能满足近期供水需求。2030年后，开两台机能满足远期用水规划要求。满足用水规划近、远期要求。所以根据供水要求的扬程和流量，供水泵台数为3台（其中2台工作，1台备用）。卧式单级双吸水平中开式离心清水泵满足用水规划近、远期要求。

电动机要求变频运行，水泵变频性能参数如表1。

表1 水泵性能参数表

由表1可看出，通过变频运行，水泵在整个扬程范围内运行效率较高、输出流量较为稳定，随着扬程降低、转速降低，水泵所需轴功率也随之在减小。虽然本泵站水泵配套电机为1800 kW，但在扬程较低时实际轴功率甚至不足1000 kW。可见变频方式运行不仅可解决扬程变幅较大导致的水泵选型难的问题，而且可以使水泵在整个运行扬程范围内高效运行，减少泵站在今后运行的耗电量，起到了很好的节能效果。所以扬程变幅较大的提水泵站电动机变频运行方式的采用越来越普遍。