博斯腾湖东西泵站运行效率差异分析及对策思考

尚喻

（塔里木河流域巴音郭楞管理局博斯腾湖管理处，新疆 巴音郭楞 841000）

1 引言

博斯腾湖位于天山南麓，焉耆盆地东南，属于中生代断陷湖，是我国第一大内陆淡水湖，既是开都河尾闾，也是孔雀河的源头，是一座天然集调洪、灌溉、发电等综合效益的多年调节水库。东西长达55 km，南北平均宽20 km。在水位1 048.5 m时，水面面积为1 210.5 km2，容积为90×108m3，平均水深为7.5 m，最深处16 m。

博湖引水工程主要由博斯腾湖东泵站和西泵站组成，位于博斯腾湖东南角，两座泵站间相距650 m，均为大Ⅱ型电力扬水泵站，设计流量均为45 m3/s，分别于1980年和2008年建成投运，其中西泵站于2011年12月完成全面技术改造，两座泵站自1980年投运至2017年年底累计运行90.223万台时，扬水3.086 65×1010m3，安全运行10 688 d。通过东、西泵站扬水，不但为下游孔雀河、塔里木垦区提供了充足的灌溉用水，而且起到了加速了博湖水循环、保护塔里木河下游生态环境、开孔河流域防洪抗旱、增加已建电站的发电量等多方面的综合效益，为巴音郭楞地区经济可持续发展提供了强大的助力。

2 基本情况

西泵站于1978年11月破土动工，1980年投入运行，1983年进行工程竣工验收，荣获国家优质工程银质奖。工程总投资3 023.2万元。2009年，西泵站被列入国家大型泵站更新改造“十一五”规划，批准概算投资6776万元。工程于2010年03月08日开工，2011年12月22日投入运行。更新改造后西泵站，装机容量为6×800 kW，设计抽水流量45 m3/s，加大抽水流量54 m3/s，设计扬程4.18 m。主要建筑物拦污桥、主厂房、副厂房等为2级建筑物，引水渠和次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。设计洪水重现期50 a一遇，校核洪水重现期200 a一遇，工程抗震设防烈度为7度。工程主要由主、副厂房、中控楼、拦污桥、真空室、进水池、出水池、厂区附属工程等组成。机组最低运行水位1 044.70 m，最高运行水位1 048.00 m。

东泵站距西泵站东侧650 m，是塔里木河流域综合治理项目中的标志性工程，于2003年06月开工建设，2008年12月投入运行。2011年11月通过工程竣工验收，东泵站及其配套工程决算投资2.3亿，资金来源为中央预算内西部专项资金。东泵站工程装机容量5×1 100 kW，设计抽水流量45 m3/s，加大抽水流量54 m3/s，设计扬程6.07 m。工程主要由引水渠、栏污桥、进水池、主厂房、出水池、副厂房、厂区圩堤护岸组成。工程设计防洪标准为50年一遇，校核防洪标准为200年一遇，工程 抗震设防烈度为7度。机组最低运行水位1 044.75 m，最高运行水位1 048.00 m。

3 东西泵站效率分析

泵站效率是考核泵站技术管理工作的重要经济技术指标。泵站的运行效率是否符合GB/T 30948—2021《泵站技术管理规程》的要求也是衡量泵站运行管理水平的重要参考。博湖引水工程管理单位博斯腾湖管理处按月编制的泵站扬水量的报表，翔实地记录了泵站运行台时数、扬水量、耗电量、平均扬程等泵站基础运行数据。经统计计算，自西泵站全面改造完成后从2013年到2017年连续5年博湖东泵站和西泵站运行效率如表1所示。

表1 泵站效率表%

从表1可以很直观看出两个现象：

1）东西泵站运行效率有差异，东泵站始终大于西泵站，2013年相差最小为3.06%，2016年相差最大为14.29%；

2）东西泵站效率均出现了先上升后下降的情况，并且呈现出的是慢升快降的现象。

4 造成效率区别及变化的原因

1）经查阅东西泵站技术资料可知，竣工验收文件中确定的东西泵站设计扬程不同，西泵站2011年改造后设计扬程为4.18 m，东泵站设计扬程为6.07 m。

GB/T 30948—2021《泵站技术管理规程》中要求泵站效率要求如表2所示。

表2 泵站效率规定值

根据表2可查出，东西泵站按照设计扬程工作在符合泵站效率的规定的情况分别应为：（东泵站≥64%，西泵站≥60%，存在4%的差值。实际中东泵站效率大于西泵站效率是符合设计性能的。

2）泵站效率计算公式如式（1）所示：

式中，ηbz为泵站效率；ρ为水的密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；Qz为泵站流量，m3/s；Hbz为泵站净扬程，m；Pi为第i台电动机输入功率，k W。

分析式（1）可以发现，影响泵站效率变量因素为：流量Q功率P和扬程H。对于水泵来说流量Q和功率P变化是基本同步的，或者同时增大，或者同时减小，对泵站效率影响较小。而扬程H和泵站效率在有效范围内是同步变化的算术关系，即扬程H变化率和泵站效率变化率同步，就要认真分析2013年至2017年泵站扬程的变化情况才能解释东西泵站泵效率逐年变化的原因[1]。

3）经查博斯腾湖管理处记录的2013年至2017年的博斯腾湖月水位记录，如表3所示。

由表3得到月水位折线图如图1所示。

表3 博斯腾湖2013—2017年月水位表 m

图1 博斯腾湖2013—2017年月水位图

从图1可以清晰看出，博斯腾湖水位从2013—2017年是一个由慢到快抬升状态，从2015年起每年上升约1 m，从而直接影响了泵站扬程，利用博斯腾湖管理处月扬水量报表逐月统计2013—2017年泵站扬程并通过时间加权计算出东西泵站年工作扬程如表4所示。

表4 博斯腾湖东西泵站2013—2017年泵站加权平均扬程表 m

从表4可见，东西泵站扬程是随着博斯腾湖水位变动，而且变动趋势和幅度基本一致，以致东西泵站运行效率出现以上变化情况。

5 上述现象导致的影响

1）因为东西泵站之间因为设计扬程存在差异所以水泵选型有所不同，东泵站主电机单机容量1 100 kW，西泵站主电机单机容量为800 k W，在实际运用过程中因为西泵站有主电机耗电少，且水泵扬程低，振动小的优点，且东西泵站的功能一致，都是给下游孔雀河、塔里木垦区供水，因此，管理单位博斯腾湖管理处倾向于使用西泵站扬水，出现了泵站效率低的西泵站运行台时远远超过东泵站的情况，虽然从泵站发挥功能角度看这样运用泵站并没有问题，但是始终存在低运行效率泵站运行时间大于高运行效率泵站的情况[2]。

由表5可以看出，这几年间西泵站比东泵站多运行台时数多出27.05%～228.23%不等，出现了严重不均衡的现象。

表5 博斯腾湖东西泵站2013—2017年运行台时表

2）随着博斯腾湖水位变动，东西泵站运行效率不断变化，但博斯腾湖水位近年来有持续升高的态势，受此影响东西泵站按设计扬程考核运行效率已于2017年低于国家标准。在水位持续攀升的情况下，东西泵站运行效率势必会进一步下降，但下游用水量必须保证，泵站运行将处于两难境地。

6 结语

鉴于以上情况，试分析几条建议，以供参考。

1）做好博斯腾湖大小湖水量调度工作，通过合理分配大小湖入湖和出湖水量保证博斯腾湖大湖水位可控，并降至泵站高效运行区，保证泵站效能。在高水位情况下多使用东泵站运行提高泵站运行效率，西泵站运行时尽量调整水泵叶片角度，加大出水量，提高水泵利用效能。

2）在可能的情况下泵站引水渠设置可调节设施或装置调节过流能力人为制造出泵站前池低水位的情况，以降低泵站前池水位和博斯腾湖大湖水位的相关性，使得泵站前池水位可控，在一定范围内不会随着博斯腾湖水位升高或降低。