胶东调水工程宋庄泵站优化调度运行决策分析

李志强，杨星龙，王 勇

（山东省胶东调水工程寿光管理站，山东 寿光262700）

设计与施工

胶东调水工程宋庄泵站优化调度运行决策分析

李志强，杨星龙，王 勇

（山东省胶东调水工程寿光管理站，山东 寿光262700）

宋庄泵站是胶东调水工程的第一级泵站，在多年的调度运行中，针对泥沙沉积、地表沉降、冬季冰凌等多种因素影响，提出了宋庄泵站调度运行中存在的问题及解决办法。

泵站；地表沉降；冰凌；气蚀；调度运行；决策

1 胶东调水工程及宋庄泵站概况

1.1 胶东调水工程（原引黄济青工程）

南水北调东线工程中山东“T”字型调水大动脉的重要组成部分，是实现山东水资源优化配置，缓解胶东地区水资源供需矛盾，改善当地生态环境的重要水利基础设施。胶东调水工程输水线路总长482km，其中利用引黄济青段工程172km2，新建输水线路322km。通过原引黄济青引黄闸，经宋庄、王耨泵站提水，新建5级提水泵站给烟台门楼水库和威海米山水库供水。

1.2 宋庄泵站

山东省胶东调水工程（原山东省引黄济青工程）已建成的首级泵站，是整个工程的重要节点之一，位于寿光市田柳镇宋庄村西北500m处，1987年动工，1989年建成通水。泵站为堤身式结构，肘型进水流道，虹吸式出水流道，真空破坏阀断流，厂房分主、副厂房、出水室3部分。主厂房自上而下分别为：电机层、联轴层、水泵层、流道层。泵站设计扬程9.37m，设计流量为35m3/s，采用12CJS-100轴流泵2台和1400HD-9混流泵5台，配套TL720-16/1730同步机。另有2台26HB-40卧式混流泵为调节机组。泵站由35kV专线供电，有各型变压器5台，供电总容量9300kVA。

2 影响宋庄泵站调度运行的因素

2.1 泥沙淤积的影响

在调水过程中，虽然利用渠首沉砂池对来水进行了沉砂处理，但近几年来，由于调水任务急，任务重，输水流量大，水流速度快，导致水体的沉淀时间短，泥沙带入下游的量大量增加，输水河道泥沙淤积非常严重。2015年10月份，宋庄泵站组织施工力量进行了彻底清淤，但到2016年12月，进水池淤泥又达4m以上，淤泥层断面达到进水池断面的50%，由于来水受阻，从而导致水泵进水口处水流流态紊乱，出现漩涡，进入水中的气体增加，水泵气蚀现象加剧，严重影响水泵机组的安全高效运行。

2.2 地表沉降的影响

随着寿光北部地下水开采量日渐增加，地下漏斗区现象严重，仅在寿光段40km长的范围内，地表沉降深达50cm处，并且在输水渠道上下游方向，如宋庄泵站处沉降达50cm，而其出水侧下游20km处地表沉降30cm，导致了水准点高程与工程建设期向设置的水准点高程不一致，给宋庄泵站调度运行造成了很大困难。

2.3 冬季冰凌的影响

在冬季运行时，因气温较低，输水渠易出现凌汛现象，尤其是气温下降到-10℃时，在凌晨2：00～4：00之间，凌汛最为严重，造成宋庄泵站清污机前层层堆叠，阻水严重，过水量急剧下降，前池水位迅速下降；最为严重时，2h之内，进水池水位下降达到1m的危机情况。曾出现过冰层大量积压、清污机无法正常提起，并无法运转除冰的险情。

2.4 水泵机组设备影响

2.4.1 机组频繁开停机

造成电机线圈端部槽口处和绕组连接处部位频繁遭受电动力的冲击破坏，电机绝缘老化，严重影响电机寿命，间接增加运行成本。

2.4.2 泵站效率

由于输水过程中运行工况的变化，不能实时对流量、水位、扬程变化对机组运行进行调节，使其不在高效区运行，造成泵站机组效率偏低，输水成本升高。

2.4.3 泥沙淤积

长期运行过程中，因水泵进口处泥沙淤积严重，清理不及时引起的进水流态紊乱，造成水泵叶片和叶轮外壳气蚀破坏，叶片残缺，叶轮外壳蜂窝状，叶片的动、静失衡，叶轮外壳出现了多次气蚀穿孔，水泵机组运行产生的震动和噪音加大，功率不稳，效率下降，能源单耗升高，经济指标下降。

3 解决泵站运行因素的措施

3.1 清理泥沙淤积

泵站运行周期开始前，提前对黄河水调引，以增加黄河水在沉沙池的滞留时间，使其在沉砂池尽可能沉淀；均衡沉砂池的进水和出水流量，减少对沉沙池泥沙的搅动，从而减少水流带入下游泥沙的总量。对于河道中和进水池中的泥沙淤积，采取超生波测量，及时清理，保持进水池流态的稳定，从而保证泵站水泵机组安全高效运行。

3.2 根据地表沉降调整调度运行

每年对输水河的控制水准点高程进行测量，引用国家水准点进行复核，根据沉降变化情况，对输水和工程控制节点高程重新标定。

3.3 冬季运行期解除冰凌

3.3.1 启动清污机

当连续几天严寒天气时，派专人加强观察输水河道中的凌汛情况，当凌汛不太严重时，可启动清污机连续运转进行破冰，以预防清污机处形成冰山，阻塞进水池进水，破坏水泵进水口处流态。

3.3.2 形成冰盖避免拥堵

当天气预报预计气温连续几天-8℃以下时，宜提前几天调度保持水位稳定，利于形成冰盖，让水流从冰盖下面流过，预防冰凌现象加重，避免冰凌拥堵清污机的情况发生。

3.3.3 使用高压水枪

在气温下降速度较快，无法形成冰盖，清污机前浮冰堆积形成冰山，严重阻水，使清污机后水位迅速下降的紧急情况下，立即用高压水枪将清污机前堆积的浮冰冲开，将清污机提出水面，消除浮冰对水流的堵塞，保证进水池所需水量及水位达到运行要求。此种情况对水泵机组危害较大，会影响水泵机组的性能，使水泵的流量及效率下降，功率增加，噪音和震动加剧。无紧急处理状态应尽量避免使用。

3.4 水泵机组设备影响

3.4.1 制定出完善的输水量计划

结合用户需求和供水情况，计算出所需控制的最佳上下游水位，流量及开机台时及组合方案。实践证明：当日输水量扬程稳定，维持水泵机组在高效工况区运行时，可使单位能耗下降，有效降低运行费用，同时又避免了对电机频繁开机造成的绝缘老化，电机使用寿命减少的危害。

3.4.2 水泵机组高效优化

泵站机组高效运行的实质是对泵站及闸站 （水

Optim ization of operation and decision of Songzhuang pum ping station of Jiaodong W ater Diversion Project

LIZhi-qiang，YANG Xing-long，WANG Yong
（Shouguang Management Station of Shandong Province JiaodongWater Diversion Project，Shouguang 262700，China）

Songzhuang pumping station is the first level pumping station of Jiaodong water diversion project，in the operation management of years，this paper analyzes various factors of sediment，surface subsidence，winter ice etc.，and puts forward the solutions to optimize the dispatch and operation of Songzhuang pumping station.

pumping station；settlement of ground surface；ice；cavitation；operation；decision

TV7

B

：1672-9900（2017）04-0054-03

2017-06-12

李志强（1970-），男（汉族），山东寿光人，助理工程师，主要从事泵站机电设备的运行及管理工作，（Tel）15864306840。