石岳靈，沈國云

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅景泰730400）

甘肅省景泰川電力提灌工程（簡稱景電工程）是跨省區(qū)、高揚(yáng)程、多梯級、大流量的大Ⅱ型提灌工程。經(jīng)過近50年的建設(shè)運行，工程產(chǎn)生了顯著的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，與此同時泵站機(jī)電設(shè)備老化，工程設(shè)施破損嚴(yán)重，泵站提輸水能力逐年下降，各種潛在的危險性逐年增大，嚴(yán)重影響到工程的上水安全和輸水效率，也嚴(yán)重制約著灌區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)建設(shè)。為了確保泵站安全可靠運行，確保灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展，迫切需要對現(xiàn)有泵站工程設(shè)施進(jìn)行更新改造。

1 建設(shè)內(nèi)容與成效

2013年9月，甘肅省發(fā)改委與甘肅省水利廳對景電大型泵站更新改造項目《初步設(shè)計報告》進(jìn)行了批復(fù)，列入規(guī)劃改造建設(shè)內(nèi)容為機(jī)組更新171臺（套），電氣設(shè)備更新996臺，更換壓力管道18.94 km，改造泵站前池18座，出水池（塔）19座，主副廠房19座，管理房19座及景電工程中心調(diào)度系統(tǒng)、泵站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)局內(nèi)廣域網(wǎng)升級改造。

1.1 建設(shè)內(nèi)容

截至目前，批復(fù)的建設(shè)內(nèi)容已基本完成，累計完成水泵機(jī)組更新154臺（套），電氣設(shè)備更新802臺，更換壓力管道20.54 km，改造泵站前池17座，出水池（塔）17座，主副廠房11座，管理房17座及景電工程中心調(diào)度系統(tǒng)、泵站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)局內(nèi)廣域網(wǎng)升級改造。具體工程更新改造實施從以下幾方面進(jìn)行：溢流堰改造；攔污柵段改造；前池改造；主副廠房改造；管道改造；出水池（塔）改造；廠區(qū)護(hù)砌、廠區(qū)防洪、廠區(qū)排水改造；管理設(shè)施改造；水機(jī)、電氣及金屬結(jié)構(gòu)等。

1.2 項目建設(shè)成效

1.2.1 安全運行效率穩(wěn)步提高 景電二期工程已運行30多年，設(shè)施和機(jī)電設(shè)備嚴(yán)重老化失修，事故多發(fā)，設(shè)備運行效率嚴(yán)重下降。項目改造實施后，每年安全運行天數(shù)長達(dá)270 d左右，工程、設(shè)備完好率達(dá)到98%，安全運行率達(dá)到100%，實現(xiàn)了安全事故連年為零的目標(biāo)。

1.2.2 提輸水能力大幅提升 景電二期工程提水能力由改造前的21 m3/s提高到26.6 m3/s，灌溉高峰期24 m3/s以上大流量運行時間達(dá)90 d以上，大流量穩(wěn)定運行有效保障了灌區(qū)的適時適量灌溉和石羊河流域民勤生態(tài)調(diào)水任務(wù)的超額完成，同時也為灌區(qū)水利扶貧攻堅工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

1.2.3能源單耗明顯下降 景電二期工程單方水耗電量由改造前的2.033 7 kW·h/m3（2010年）下降至1.832 2 kW·h/m3（2018年底），較改造前（2010年）下降了10%。按照2018年二期工程（含民調(diào)）提水3.942 2億m3計算，年節(jié)約電量0.749 3億kW·h，節(jié)能降耗效益十分顯著。

1.2.4 工程信息化建設(shè)快速推進(jìn) 通過對通信系統(tǒng)、局域網(wǎng)改造，建成了安全可靠的光纖局域網(wǎng)絡(luò)和性能先進(jìn)的云平臺，實現(xiàn)了萬兆交換、千兆到桌面、全網(wǎng)IP化的高速通信，同時為逐步實現(xiàn)數(shù)字化、智能化灌區(qū)的建設(shè)目標(biāo)打下堅實的基礎(chǔ)。通過對中心調(diào)度系統(tǒng)、泵站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造，實現(xiàn)了泵站數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、設(shè)備控制、監(jiān)視與報警、數(shù)據(jù)存儲與查詢、故障信息記錄查詢及機(jī)組開停遠(yuǎn)程控制等。泵站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的建成使用，為工程運行調(diào)度提供了科學(xué)的管理手段，提高了調(diào)度決策能力和調(diào)度命令的執(zhí)行能力，也為工程安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)運行和實現(xiàn)“無人值班、少人值守”的運行管理目標(biāo)提供了技術(shù)支撐平臺。

1.2.5 職工生產(chǎn)生活環(huán)境顯著改善 景電二期工程泵站廠房、管理房建于20世紀(jì)80年代初，房屋年久失修、基礎(chǔ)下沉、地坪開裂、門窗損壞、屋面漏水、設(shè)施不全，職工生產(chǎn)生活環(huán)境條件艱苦，同時也影響了當(dāng)?shù)匦罗r(nóng)村建設(shè)和村容村貌的改變。通過改造項目的實施，泵站廠房、管理房及附屬設(shè)施面貌煥然一新，職工生產(chǎn)生活條件得到極大改善。隨著環(huán)境美化工作的推進(jìn)，花園式泵站建設(shè)目標(biāo)逐步實現(xiàn)，職工生產(chǎn)生活環(huán)境顯著改善。

2 建議

2.1 環(huán)氧瀝青涂護(hù)材料的選擇

環(huán)氧瀝青涂護(hù)材料具有良好的附著力、堅韌性，防水防腐性能優(yōu)越，但其抗沖耐磨性能一般。加之黃河水泥沙含量大，磨蝕作用尤其嚴(yán)重，管道采用環(huán)氧瀝青涂護(hù)材料涂護(hù)后經(jīng)過半年的運行，涂護(hù)層開始剝落，管內(nèi)底部處尤為明顯。鑒于其涂護(hù)成本高，運行使用周期短，建議泵站壓力管道不再采用環(huán)氧瀝青材料進(jìn)行涂護(hù)。

2.2 離心水泵質(zhì)量檢測

對已安裝運行1～5年的3個廠家的高效離心水泵揭蓋檢查，對比發(fā)現(xiàn)，同一廠家不同批次、不同廠家同一批次水泵的磨損都不一樣，同一廠家不同批次水泵組件材質(zhì)外觀顏色有差別，建議今后在委托第三方試驗平臺對水泵進(jìn)行效率及性能測試的同時對水泵泵殼和葉輪等組件的材質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行檢測，確保水泵各項性能及組件質(zhì)量符合設(shè)計和合同要求。

2.3 雙相不銹鋼材料的選擇

雙相不銹鋼材料具有高強(qiáng)度、良好的沖擊韌性和抗腐蝕能力，但相比鋼制材料其性價比較低。一方面是其價格高，是鋼制配件的3.5倍。以1200S-56水泵為例，普通鋼制葉輪的價格為4.5萬元/個，三元流葉輪的價格為7.2萬元/個，雙相不銹鋼葉輪的價格為17萬元/個，鋼制口環(huán)的價格為4 622元/個，雙相不銹鋼口環(huán)的價格為2.2萬元/個，40Cr合金鋼泵軸的價格為2.8萬元/個,雙相不銹鋼泵軸價格為10萬元/個；另一方面是其檢維修難度大，葉輪維修時需要把葉輪從泵軸上分離，鋼制葉輪與泵軸之間為間隙配合，可通過專用壓力器進(jìn)行拆卸；雙相不銹鋼葉輪與泵軸之間是過盈配合，一般需要在廠家采用烘爐加熱后用專用工具進(jìn)行拆卸。建議水泵葉輪、口環(huán)、泵軸材料選用鑄鋼或者合金材料。

2.4 滾動軸承的選擇

滾動軸承具有摩擦阻力小、效率高等優(yōu)點，但與滑動軸承相比，其承載能力低，拆卸維護(hù)不方便。建議轉(zhuǎn)速低于1 000 r/min的水泵（水泵流量越大轉(zhuǎn)速越低）采用滑動軸承較為適宜；轉(zhuǎn)速大于1 000 r/min的水泵采用滾動軸承較為適宜。

2.5 泵站監(jiān)測技術(shù)

景電工程泵站監(jiān)控核心為嵌入式設(shè)備，截至2019年，國內(nèi)主流泵站監(jiān)控技術(shù)的核心為PLC設(shè)備，嵌入式設(shè)備兼容性差、功能單一、擴(kuò)展性弱，優(yōu)點就是操作簡單，出現(xiàn)故障直接換設(shè)備，不需要技術(shù)人員有較高技術(shù)水平，成本低。PLC設(shè)備軟硬件可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，有極強(qiáng)的故障自檢及信息保護(hù)恢復(fù)功能，通用性、兼容性強(qiáng)，維修也極為方便。PLC方案相較嵌入式方案能更好地實現(xiàn)泵站自動化、智能化，建議在一期大型泵站改造項目計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)中應(yīng)用。

2.6 拍門的選擇

側(cè)向雙開拍門是依靠水壓力開啟，且開啟度小于90°，節(jié)能效果較差，其橡膠密封容易老化，關(guān)閉不嚴(yán)密，運行2～3年后易卡阻，造成事故停機(jī)后不能及時關(guān)閉。螺桿啟閉機(jī)式拍門是運用自動化技術(shù)控制螺桿啟閉機(jī)自動或手動開閉出水拍門，具有無水頭損失、節(jié)能效果好、運行可靠、可實現(xiàn)自動化、維護(hù)簡單等優(yōu)點。建議在一期大型泵站改造項目中拍門選用螺桿啟閉機(jī)式拍門或其他類型的拍門。

3 結(jié)語

景電二期大型泵站的更新改造，在進(jìn)一步提高泵站安全運行率和提水效率、確保灌區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、保障灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和增產(chǎn)增效、促進(jìn)灌區(qū)農(nóng)民收入和生活水平不斷提高、逐步改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和惡劣的生存條件等方面發(fā)揮了重要的作用，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)工程實施過程中的問題并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議，可對一期大型泵站改造建設(shè)提供可靠的工程技術(shù)參考。