浅谈王家泵站更新改造主体方案的优化选比

2016-04-08时莹娟李发龙

陕西水利 2016年5期

关键词：王家扬程轴线

王　锐　时莹娟　李发龙

（1.渭南市港口抽黄工程管理局渭南潼关714300；2.千阳县水利工作队宝鸡千阳721100；3.西安景天水利水电勘测设计咨询有限公司西安未央710018）

浅谈王家泵站更新改造主体方案的优化选比

王锐1时莹娟2李发龙3

（1.渭南市港口抽黄工程管理局渭南潼关714300；2.千阳县水利工作队宝鸡千阳721100；3.西安景天水利水电勘测设计咨询有限公司西安未央710018）

本文通过交口灌区王家泵站运行现状和改造思路的介绍，通过泵站设计流量及净扬程的计算，水泵电动机组和总体布置方案选型进行优化对比，为同类泵站改造提供参考。

灌区；泵站改造；方案优化比选

1　王家泵站概况

交口灌区位于关中平原东部，处在渭河下游，该灌区以渭河为水源，是座灌排并举的大型多级电力排灌泵站工程。王家站位于蒲城县原任乡王家村西侧，1970年建成，是交口抽渭灌溉系统七级站，由北干肖家六级抽水站提水至王家泵站，王家泵站设计流量4.767m3/s，设计扬程15.81m，担负着交口灌区北干王家站及后面张桥两站12.05万亩农田灌溉与人畜供水任务。王家泵站运行五十多年，设备老化，工程老化病害严重，机组效率低，运行事故多，严重影响了泵站供水效益的正常发挥。为了保证泵站工程的运行安全，减少不必要能源消耗，降低供水成本，更好发挥泵站的工程效益、社会效益，促进泵站周边环境的生态效益，确保该灌区农业生产良性发展，对王家泵站进行更新改造，十分必要。

2　王家泵站进行更新改造的思路

王家泵站改造，主要是改善机电设备质量和性能，注重泵站装置效率提高，通过现代新材料、新工艺、新设备、新技术运用，提高主机组和辅助设备运行可靠性、稳定性和安全性，降低机组运行维护成本，力求使泵站工程发挥最大的经济效益。在管理方面，以现代化技术改造为目标，改善泵站办公条件，实现计算机监控自动化，使监控系统技术先进、安全可靠、经济合理、管理方便，系统性能和指标与泵站规模相适应，改善泵站周边环境，改善泵站交通、通信设施条件，把王家泵站建成功能齐全、技术先进、布局合理的现代化泵站，达到工程设计科学化、设备现代化、运行自动化，为交口灌区粮食安全、用水安全、生态环境安全提供强有力的工程支持，保障供水安全。

3　王家泵站设计流量及净扬程计算

3.1设计流量确定

王家泵站灌溉面积为12.05万亩，灌溉模数2.50万亩/m3/s，由灌溉面积和灌溉模数求得王家泵站灌溉所需流量为4.82m3/s。

3.2净扬程计算

本次计算采用的水位为：进水池运行最低水位为387.7m；进水池运行设计水位为388.3m；出水池最低水位为400.1m；出水池设计水位为400.8m，出水管虹吸管中心线高程401.4m。由此计算：王家泵站最大净扬程为H净max=13.68m，最小净扬程H净min=11.76m；设计净扬程H净设=12.5m。

4　王家泵站水泵与机组选型的对比

4.1参选方案

依据泵站设计流量及扬程，王家泵站通过分析计算，目前有三个方案，可供比较，方案一选择用4台32SA-19D和1台24SA-18C双吸离心泵，该方案流量不满足规范要求，且水泵体积较大，泵房偏小，水泵间距太小，不利于水泵、电机安全运行，故本方案不选用；方案二选择用4台32SA-19D和1台500S13中开式离心泵，该方案流量不能满足规范要求，且泵站装置效率偏低，能源单耗偏高，故本方案不选用；方案三选择用4台DFSS700-27N/8和1台DFSS500-19/6双吸离心泵，总流量为4.81m3/s。，该方案最大优点是现状厂房尺寸能够满足机组安装要求，不需要建设厂房，土建工程量极小，选用的水泵具有耐磨特点，适合抽高含沙水，同时机组流量与所需流量基本一致，大小机组搭配起来，运行灵活，各项指标较为理想。

4.2水泵工作点确定

以下只列出方案三的各项数据，4台DFSS700-27N/8和1台DFSS500-19/6双吸离心泵工作点的详细计算，其装置阻力参数为：DFSS700-27N/8：S进=0.27 s/m5，S=1.33 s/m5；DFSS500-19/6：S进=0.7 s/m5，S=4.10s/m5；

4.3水泵运行工况计算

DFSS700-27N/8机组的运行工况。其中当在最高净扬程H净max=13.68m运行时，求得：Qmin=0.93m3/s，h损=1.15m，H=14.83m，N轴= 159.00kW，η泵=85%；当在最低净扬程运行时，当H净min=11.76m，求得：Qmax=1.14m3/s，h损=1.73m，H=13.49m，N轴=176.89kW，η泵=85.2%；当在设计净扬程h净设=12.451m运行时。求得：Q设=1.045m3/s，h损=1.44m，H设=13.89m，N轴=164.61kW，η泵=86.0%。

DFSS500-19/6机组的运行工况，当在最高净扬程H净max=13.68m运行时，水泵Qmin=0. 611m3/s，h=1.53m，H=15.21m，N轴=109.73kW，η泵=83.0%。当在最低净扬程H净min=11.76m运行时，求得：Qmax=0.67m3/s，h=1.84m，H=13.60m，N轴=110.24kW，η泵=81.0%。当在设计净扬程h净设=12.451m运行时，求得：Q设=0.63m3/s，h损=1.63m，H设=14.08m，N轴=105.37kW，η泵=82.5%。

在设计工况下，对该泵站改造方案三中机组能源单耗和装置效率如下：DFSS700-27N/8机组所需流量与泵站流量校核计算如下：1.045m3/s×4=4.18m3/s；DFSS500-19/6 0.63m3/s ×1=0.63m3/s，泵站总流量为4.81 m3/s，与所需流量4.82m3/s，偏小0.2%，满足规范要求。DFSS700-27N/8机组所需流量与泵站流量校核：η装=72.4%，e=3.76 kW.h/kt.m；DFSS500-19/6机组所需流量与泵站流量校核：η装=68.9%，e=3.96 kW.h/kt.m。

综上所述，方案三选定的水泵轴功率、转数、电压等级等参数符合设计方案的各项指标，同时按照《泵站设计规范》（GB 50265-2010）和《泵站改造工程设计大纲》，选择Y系列高效节能0.4kV交流异步电动机，可以达到F级绝缘。最终确认王家泵站更新改造方案为：DFSS700-27N/8型水泵配套Y2-355L-8型200kW电机，DFSS500-19/6水泵配套Y2-315L-6型132kW电机。

5　王家泵站总体布置方案

王家泵站本次改造需更新改造5台水泵，由于水泵形式的变化引起进出水部分外置条件的变化，故对王家泵站总体布置提出以下三种方案。

方案一是维持进水部分及2号镇墩以后出水部分不动。因王家泵站本次需更新改造5台水泵，水泵出水形式由侧向出水改为正向出水，水泵出水轴线与压力管道轴线角度发生改变，故本次改造若维持进水部分及2#镇墩以后出水部分不动，则必须对王家泵站的5条压力出水管道（2号墩以前）进行拆除加固改造，重新布置。此方案工程总投资443万元，此方案施工工期长，直接影响灌溉生产，且工程量大，投资偏大，施工成本费用偏高，所以此方案不算最佳方案。

方案二是维持进水部分不动，将1号镇墩向后推移，使水泵出水口与压力出水管道接口采用“S”管连接。因王家泵站本次需更新改造5台水泵，水泵出水形式由侧向出水改为正向出水，使水泵出水轴线与压力管道轴线角度发生改变，若维持进水部分不动，则可采用“S”管将水泵出水口与压力出水管道接口连接，但由于王家站泵房偏窄，不能满足“S”管曲率要求及管路布设要求，需拆除镇墩，并将其向后推移，然后用“S”管连接。此方案工程总投资394万元，施工成本费用虽低，但此方案大大增加了管路阻力系数，降低了管路效率，所以此方案不是最佳方案。

方案三是拆除重建进水流道及进水池，使进水池中心轴线向右移动1.72m，出水池及出水管道维持不变方案。因王家泵站本次需更新改造5台水泵，水泵出水形式由侧向出水改为正向出水，使水泵出水轴线与压力管道轴线角度发生改变，若维持出水池及出水管道不动，则需将进水流道及进水池中心轴线向右移动1.72m。此方案工程总投资549万元，投资偏大，施工成本费用偏高，但此方案优化了进出水条件，且施工简单。所以，此方案为推荐方案。