西流湾电排机组运行电流爬升问题分析与解决方案

钟跃凡

（益阳市城市防洪工程管理处，湖南 益阳 413000）

1 工程概况

西流湾电排位于益阳市中心城区秀峰排水片区北部，始建于1995 年，系该排区唯一的外排机埠，排区总面积9.58 km2，沿水流方向布置了拦污栅、检修闸、进水流道、机房、出水流道、防洪闸、消能设施等建筑物。结合城市排污要求，电排于2005 年完成了扩容改造，总装机9 台共1 838 kW（其中污水提升528 kW），总提排流量19.89 m3/s（污水提升流量1.11 m3/s），排渍泵分高排和低排，独立布置，其中高排3 台共750 kW，低排2 台560 kW。高低排均选用潜水轴流泵，低排型号为1200ZQB-100，设计扬程5.88 m，流量3.6 m3/s，配套电机功率280 kW，ND=490 r/min，叶片安装角-2°；高排型号为1200ZQB-100*，设计扬程3.6 m，流量3.86 m3/s，配套电机功率250 kW，ND=490 r/min，叶片安装角-2°。

2 主要问题及原因分析

2.1 运行中存在的主要问题

电排自2005 年投入运行以来，一直存在振动大、噪音大的问题，运行电流也存在爬升现象。经多年运行数据统计，280 kW 轴流泵的运行电流一般从485 A左右开始不断爬升，直至730 A 时电机保护自动跳闸停机，每次运行时长不超过30 min（图1）；250 kW 轴流泵的运行电流则从435 A 左右开始不断爬升，直至685 A 时电机保护自动跳闸停机，每次运行时长在20 min 左右（图2）；而在断开保护强行运行时则又出现绕组过热的问题，导致设备只能不断停机开机断续运行，加大了运行操作难度，降低了运行效率。

图1 原280 kW 机组采用电压斜坡启动运行时电流不断爬升曲线图

图2 原250 kW 机组采用电压斜坡启动运行时电流不断爬升曲线图

为解决上述问题，工作人员主要采取了泵池稳流、调整水泵后壁距，全面改造进水流道、水泵返厂大修和调整吸入高度等措施，但均未能解决问题。随着电机不断老化，在2016 年7 月的强降雨过程中，为抢排涝水，采取了断开相关保护运行的措施，导致2 台泵的电机烧毁。

2.2 原因分析

技术人员通过对水泵叶轮叶片和进水喇叭口检查，发现汽蚀相当严重，在查阅相关技术资料后，经分析，认为主要是以下两种情况引起的水泵汽蚀，导致运行中出现问题:

1）由于受进水口现场条件限制，该泵站未设置前池，来水从进水涵管直接高速冲入进水池，引起流态紊乱，水流不能均匀流入叶轮室，致使产生汽蚀现象。

2）该泵站原先使用的泵型为1200QZB-100-12P潜水轴流泵，叶轮直径D 为1 m，ND=490 r/min，其ND=1×490=490 r/min。原潜水轴流泵的转速高导致线速度ND 过高，ND 过高导致汽蚀余量NPSHr 过大，泵站现有的进水池水深不能满足条件而发生汽蚀。

汽蚀产生后阻塞流道，出流减少，效率严重下降，输入功率变大，电流逐渐变大，同时产生振动大，噪声大，绕组过热现象。而电流增大后，使汽蚀现象进一步恶化，如此循环作用，直到过电流继电器的保护动作，使水泵停止运行，是典型的汽蚀导致泵工作不稳定。

3 解决方案及运行效果

3.1 解决方案

受进水口现场条件限制，泵站无法设置前池，只能从电机和水泵两方面入手解决问题。

首先，在电机方面采用通风降温的措施，防止发热引起电流不断上升。具体措施见表1。

表1 具体措施

其次，水泵方面采取降低水泵ND 值的措施。降低ND 值就是降低水泵的汽蚀余量NPSHr，降低对泵站装置余量NPSHa 的要求，增强了泵的抗汽蚀性能，解决了许多泵站因淹没深度不够而出现电流爬升现象。

原水泵采用12p，ND=490 r/min，叶轮直径D=1 m，即ND=490 r/min，在保持叶轮直径不变的前提下，将电机极数改为16p，ND=365 r/min，即ND 值由原先的490 降至365。

3.2 运行效果

在确认了更新潜水轴流泵的相关技术参数和改造措施后，天津甘泉公司生产了2 台280 kW 和3 台250 kW 潜水轴流泵，并在2017 年汛前完成安装调试。在汛期运行过程中，280 kW 轴流泵连续运行12 h，电流一直稳定在595 A 左右（图3）；250 kW 轴流泵连续运行8 h，电流一直稳定在515 A 左右（图4）。同时从运行状态来看，新泵运行噪音小、振动小，流量明显比原来大（由排水管道出口水舌形状判断），因此西流湾电排管理站本次设备更新改造达到了预期目标，成功解决了机组12 年来的运行问题。

图3 改进后的280 kW 机组采用电压斜坡启动运行时电流曲线图

4 结 语

通过对西流湾电排运行中长期存在的问题进行分析和研究，提出在土建方面无法满足流态要求的情况下，通过对水泵电机进行改造，是达到良好运行效果的一种解决方案。我们认为对于开敞式进水流道，使用潜水轴流泵时，只要进水流道宽度合理，来流充足，如果运行时出现电流不断爬升以及振动大，噪音大等现象，仅通过对流道进行改进设计（改成封闭式进水流道除外）、泵安装高度及泵后壁距的调整，一般效果是不明显的。在泵站建设中，选择合适的设备是非常重要的。

图4 改进后250 kW 机组采用电压斜坡启动运行时电流曲线图