如皋市焦港泵站组设计技术浅析

张伟进 王 宁

大、中型泵站在抗洪、排涝、灌溉、调水以及城乡供水、工业供水、航运和改善生态环境方面发挥着极为重要的作用。随着我国国民经济的发展，一大批大、中型泵站投入运行，泵站的可靠性、安全性、经济性的要求也越来越高。而泵站机组是泵站的关键设备，泵站机组的运行状态直接影响泵站的安全运行。本文以江苏省如皋市焦港泵站工程潜水卧式贯流泵为研究对象，研究泵站机组设计中采用的行星齿轮减速机构、高压干式移磁无级调压软启动、智能远程服务系统（MRO系统）新技术。

一、工程概况

焦港泵站设计抽水流量为50m3/s，共安装5台潜水贯流泵机组，主要任务是抽引长江水确保内河水位稳定。泵站年运行约2490h左右，属于长期运行的大型潜水贯流泵机组，在国内类似项目较少，对设备性能（包括噪音值、机组振动等）和材质要求非常高。

二、行星齿轮变速潜水轴流泵

焦港泵站设计抽排流量为50.0m3/s，经方案比较分析，泵站装机采用潜水卧式贯流泵方案，共安装5台2000GZBW-10/1.635-500kW/10kV 型大型带行星齿轮变速潜水贯流泵，电压等级10kV，单机功率500kW。潜水贯流泵性能曲线如图1。

潜水泵配套合肥恒大江海泵业股份有限公司（原合肥电机厂）自主设计生产的YQGN850-8-500kW型潜水干式电机，电机设计效率92.1%，额定转速990r/min。焦港泵站安装示意图如图2。

该大型潜水贯流泵具有以下优点：（1）采用国内先进的水力模型。根据焦港泵站设计参数要求，选取的水力模型为水利部南水北调工程天津同台测试的“TJ04-ZL-07” 模型，模型经转换设计成为实型泵，其水泵性能曲线的扬程范围与泵站扬程范围吻合，且高效区间宽广，最高效率达85.4%以上。（2）采用行星齿轮变速传动设计。焦港泵站设计采用行星齿轮潜水电泵，将电动机的外径从1600mm缩小到1050mm，重量从12.4t减少到4.7t，电泵机组的总重量从30.5t减少到21.8t，功率因数从0.54提高到0.86以上，灯泡比从0.80减至0.53，导叶的扩散角由22°减少到13°，有效减少电机对水流的阻碍，装置效率提高了约3%，出水量增加5%，从而成功地解决了大口径潜水泵配套大功率电机的技术难题。

三、高压干式移磁无级调压软启动新技术

图1 潜水贯流泵性能曲线图

图2 焦港泵站安装示意图

在设计中，高电压机组的软启动是一个难点问题。传统电机软启动有液阻式、晶闸管式等。此次设计采用高压干式移磁无级调压软启动新技术，该技术由水利部科技推广中心进行推广，具有以下优点：（1）将开关柜、运行旁路柜和启动柜三合一。一体化设计，体积小，是同等高压软启动器体积的30%～40%，安装方便、节约空间。（2）免维护设计。投入使用后无需其他维护，可以节约大量的维护费用与消耗。（3）保持了工频电网的正弦波，无谐波污染。避免对电动机的损坏，延长了设备机械部件的使用寿命，降低对电网的冲击。（4）不受使用环境温度与地理位置的影响，适用于各种苛刻的环境条件，抗干扰性强，不怕雷击。（5）节能效果好，由于通过改变电感的感抗来调压，无有功功率消耗，耗能极小。（6）安全性高，过载能力强，控制参数及曲线调整范围大。（7）可以频繁启动。

四、综合自动化控制系统

与传统泵站相比，焦港泵站采用智能远程服务系统（MRO系统），总体结构采用B/S结构，通过云端服务器进行数据处理，各泵站及各级监控（服务）中心、服务工程师、手机APP等均通过云端与系统连接进行数据交换，测量反馈数据包括机组测温、机组绝缘检测、机组转速、运行功率、内外江水位、集水井水位等。

五、结论

如皋焦港泵站机组设计安装5台2000GZBW-10/1.635-500kW/10kV潜水贯流泵，此次设计采用行星齿轮减速机构、高压干式移磁无级调压软启动、智能远程服务系统（MRO系统）等新技术，具有可靠性、先进性、高效性、经济性和适用性，可为同类工程提供参考■