双王城水库入库泵站运行管理探讨

许金民，于 涛，王 磊

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南250109）

双王城水库位于山东潍坊寿光市，是南水北调东线胶东干线工程的重要调蓄水库。双王城水库为中型平原水库，设计最高蓄水位12.50 m，相应最大库容6 150 万m3，设计死水位3.90 m，死库容830 万m3，调节库容5 320 万m3，水库底高程为2.5 m。入库泵站布置在水库围坝西南角，泵站设置机组4 台，两台1200HL-8.5 型水泵，单机额定功率560 kW；两台800HL-11 型水泵，单机额定功率315 kW，总装机容量1 750 kW。泵站设计引水最大流量为8.61 m3/s，设计引水最小流量为1.50 m3/s，设计供水流量为28 m3/s。前池设计水位2.58 m，前池最低水位1.48 m。泵站特征扬程为：充库流量为8.61 m3/s 时，泵站设计总扬程8.33 m，最高总扬程11.86 m，最低总扬程2.33 m；充库流量为1.50 m3/s，泵站设计总扬程10.87 m，最高总扬程12.02 m，最低总扬程10.77 m。

1 入库泵站运行性能分析

1.1 水泵机组设计选型

双王城水库入库泵站因水库水位变动（扬程）范围较大，设计选用了立式导叶式混流泵作为设计泵型，选型原则是在最高扬程和最低扬程工况下，水泵均能安全、稳定运行，且机组施工简单，运行管理方便。泵站设计2 台1200HL-8.5 型水泵（大机组）、2 台800HL-11 型水泵（小机组），共4 台机组，正常运行时采用两台1200HL-8.5型水泵，小流量充库运行时采用800HL-11 型水泵，当一台1200HL-8.5 型需要检修或出现故障时，两台800HL-11 型作为备用机组运行。

1.2 水泵机组运行性能分析

1）1200HL-8.5 水泵性能分析

图1 1200HL-8.5 水泵扬程效率曲线

从图1 可见，1200HL-8.5 型水泵机组在低扬程（5.5 m）下运行效率偏低，效率在50%以下，随着扬程的增加，效率呈递增趋势，最高效率70%左右，且未出现最高效率点。

图2 1200HL-8.5 水泵扬程功率曲线

从图2 可见，当1200HL-8.5 型水泵机组效率达到70%左右时，水泵功率已经达到600 kW以上，最高功率达到630 kW，已超设计功率为560 kW 的状态下运行。

通过分析，可见1200HL-8.5 型水泵机组的性能不是很理想，可能存在的影响因素如下：配套电机在运行过程中定子发热较重，温度最高达到100℃以上，消耗了过多的能量，降低了电机的效率；水泵的实际运行性能曲线与厂家提供的性能曲线存在偏差，水泵机组未能进入高效区运行。电机的功率与水泵的功率是按照1:1 配备的，未充分考虑余量，致使机组高扬程运行时超功率较重。

2）800HL-11 水泵性能分析

图3 800HL-11 水泵扬程效率曲线

从图3 可见，800HL-11 型水泵机组在低扬程下（7 m）运行的话，运行效率较低，随着扬程的增加，效率呈递增趋势，直至设计水位，最高效率60%左右，整体效率偏低。

图4 800HL-11 水泵扬程功率曲线

从图4 可见，800HL-11 型水泵机组随扬程的增加，功率也随之增长，但直到至设计水位，功率仍未达到315 kW 的额定功率。

通过分析，800HL-11 型水泵机组未能达到设计工况点，一是与设计工况点的核算不够精确有关；二是与运行时前池水位过高有关。原设计前池水位为2.58 m，但因借用胶东调水渠道，受制于胶东调水调度因素的影响，近两年实际运行，前池水位基本在3.00 m 左右，相应也就缩小了扬程；三是与电机整体制造质量有关，定子发热较重，电能损耗较大，效率较低。

1.3 水泵机组运行数据的分析结论

通过对数据的分析，发现四台水泵机组效率在8%～72%之间，两台大机组随水库水位的增长，功率呈递增趋势，范围在412～631 kW 之间，高水位运行时出现超功率现象；两台小机组随水库水位的增长功率同样呈递增趋势，但在水库蓄水设计水位，水泵机组仍未达到额定功率。

入库泵站选择立式导叶式混流泵，能够满足扬程较大幅度变化下的运行要求，水泵机组能够稳定运行，但因水泵运行工作点的核算不够精确，机泵配套不合理，致使水泵一直偏离工况点运行，效率偏低，且存在超负荷现象。

2 优化调度运行方案

2.1 1200HL-8.5 型机组运行方案

通过对1200HL-8.5 型水泵机组运行数据的分析，水泵机组在净扬程5.5～8 m 条件下运行时，效率相对较高，能达到55%以上，且不会严重超功率，运行相对较为稳定。调度时不过度放空水库，保证水库水位稳定在8 m 以上运行，提高运行效率。

2.2 800HL-8.5 型机组运行方案

通过对800HL-11 型水泵机组运行数据的分析，水泵机组在净扬程7 m 以上运行时，效率相对较高，能达到55%以上。调度时，小机组运行时，可适当降低前池水位，相应提高扬程，同时，水库低水位充库时，尽量不选用小机组运行，以提高泵站运行效率。

2.3 入库泵站联合调度运行方案

通过对水泵机组综合运行数据分析，可对入库泵站联合调度方案进行优化，尽量保证水库不过度防空，结合水库水位合理确定抽水入库时间，尽量保证水库水位在8 m 以上运行，初期水库低水位调水时选择大机组运行，当水库水位达到9.5 m 以上时，开启小机组运行，当水库水位达到11 m 时，可以选择关闭大机组，利用小机组进行充库，直至设计蓄水位。

3 提高泵站高效运行的措施

3.1 高标准确定机泵选型

水泵机组选型要合理，要充分论证水泵机组工况点，保证机组在高效区运行。水泵机组在选择生产厂家时，必须充分考察，选择实力雄厚、生产工艺先进、产品质量可靠的厂家，以确保水泵机组的产品质量。机泵配套要合理，电机的负载率最好控制在0.75～0.9 之间。

3.2 保证水泵机组良好的进水流态

双王城水库运行初期时，水中含有较多的水草及杂物，而工程设计中无清污机，需依靠人力进行水草清理，清理效果一般，造成机组气蚀及振动较严重。针对这一问题，管理单位申请增设了清污设备及时对水草进行清理，有效改善了水流形态，提高了水泵机组的运行稳定性。

3.3 加强设备的维修养护

日常运行中，及时检查设备的运行状态，经常对电动机进行日常维护，润滑轴承，减少摩擦，提高电动机的效率，定期清理电动机内的灰尘积垢，改善通风，降低温升。对水泵机组建档立卡，做好各项运行数据的收集、整理与分析；真实详细记录各种技术数据，达到检修条件时及时组织检修，发生故障时及时进行处理并详细记录处理过程，保障机组的正常运行。

3.4 加强培训，提高运行人员的管理水平

运行人员水平的高低，直接关系泵站运行安全，管理单位加大泵站运行人员的技术培训力度，开展岗位练兵，使每位泵站运行人员都能够熟练掌握泵站运行的基本知识，运行过程中能够及时发现故障隐患，并及时进行排除，保障机组的正常运行。