慕愛軍

(陜西省寶雞峽水利水電設計院，陜西咸陽 712000)

泔河二庫泵站電機過負荷運行原因探析

慕愛軍

(陜西省寶雞峽水利水電設計院，陜西咸陽 712000)

泔河二庫泵站擔負禮泉縣7.8萬畝農(nóng)田灌溉任務，由于泵站揚程變化幅度大，配套電機功率小，單機運行工況電機過負荷嚴重，難以確保泵站安全運行。在泵站工程改造中，有針對性優(yōu)化了機組設計，使機組揚程高效區(qū)從9 m擴大為45.89 m，增大配套電機功率，目前投入抽水運行后性能穩(wěn)定出水量足，說明原因分析正確，改造設計對路。

水泵揚程;電機功率;過負荷運行;原因分析

泔河二庫泵站是寶雞峽塬上東六支渠灌溉抽水站。于1985年建成，設計灌溉面積7.8萬畝、流量1.90 m3/s、揚程61m，泵站總裝機容量1 600 kW;安裝兩臺24Sh－9型臥式離心泵，配800 kW 6 kV異步電動機，兩水泵并聯(lián)運行;匯流引水母管長158.6 m，出水壓力管道為 DN1000砼管，長3 531 m;泵站建有35 kV變電站1座，主變?yōu)镾L7－2000 kVA －35/6.3 kV。

1 泵站運行存在問題

由于原泵站建設時設計缺陷，加之設備運行多年，機組老化嚴重，灌區(qū)灌季起步和掃尾階段用水量較小，水泵單機運行時，電機處于嚴重過負荷狀態(tài)。對此必須調(diào)節(jié)閥門，減小流量，以確保電機安全運行，但揚程損失增加、水泵及閥門劇震現(xiàn)象增多，機組檢修頻率增加，給正常安全運行帶來諸多問題，嚴重影響泵站運行效能發(fā)揮。

2 原因分析

2.1 泵站特征水位

泔河二庫泵站由寶雞峽泔河二庫抽水，進水池水位取水庫特征水位，其中設計水位取水庫加權(quán)平均水位，最高水位取水庫正常蓄水位，最低水位取水庫死水位。水庫的加權(quán)平均水位發(fā)生在水庫開、停機水位之間庫容重心水位，由水庫庫容曲線(見表1)加權(quán)平均求得，結(jié)果見表2。

表1 水庫庫容曲線表

泔河二庫泵站出水池接寶雞峽輸水六支渠，無外來水源補充，最低、最高水位由輸六支渠分別通過單臺水泵流量和泵站總流量1.76 m3/s來確定。經(jīng)復核計算，各特征水位見表2。

表2 特征水位

2.2 管路曲線計算

因水庫水位變化幅度大，管路曲線計算按水庫正常蓄水位單機運行工況、水庫加權(quán)平均水位時水泵并聯(lián)運行工況、水庫最低水位時水泵并聯(lián)運行工況分別計算。

管路總揚程由特征凈揚程計入損失揚程求得，損失揚程由下式計算:

式中:h損為管路總的損失揚程，m;Q為管路通過的流量，m3/s;S為管路阻力參數(shù)，包括沿程阻力系數(shù)S沿和局部阻力系數(shù)S局，(s2/m5);n為管道糙率，混凝土管取0.014，鋼管及鑄鐵管取0.013;L為對應管段長度，進水并聯(lián)管道長158.6m，出水并聯(lián)管道長3531m;d為對應管段內(nèi)徑，進水并聯(lián)管道為Dg1000鋼管，出水并聯(lián)管道為 Dg1000鋼管和混凝土管兩種;ζ為局部水頭損失系數(shù)(主要包括進水口閘門、彎頭、岔管、閥門、減縮漸擴管、水泵進口以及管路出口等)。

經(jīng)計算，進出水管路總阻力系數(shù)S為11.25(單機運行)和8.68(并聯(lián)運行)。

由以上可以看出，在管材、管徑、管長一定情況下，S為定值，據(jù)此給出一組Q值，求出對應的一組h，以Q為橫坐標，h損為縱坐標，繪制管路特性曲線，詳見圖1和圖2。

2.3 水泵特性曲線繪制

泔河二庫泵站安裝兩臺24SA－10臥式雙吸離心泵，水泵技術(shù)參數(shù)(見表3)。根據(jù)表3，Q－H、Q－η、Q－N、可繪制出水泵高效區(qū)特性曲線，詳見圖1和圖2。

圖1 24SA－10單機運行工況點計算簡圖

圖2 24SA－10關(guān)聯(lián)運行工況點計算簡圖

表3 24SA－10水泵特性表

2.4 水泵工作點計算

工況點計算采用圖解法，在圖1和圖2中，管路特性曲線和水泵特性曲線的交點即為水泵工作點，詳見表4。

表4 24SA－10水泵工作點計算表

由表4可知，在單機運行工況，水泵已經(jīng)偏離高效運行區(qū);由圖1可知，在水庫最高水位和水庫加權(quán)平均水位對應工況，水泵已嚴重偏離高效運行區(qū)。

據(jù)此分析，導致泵站電機過負荷運行原因主要有兩方面:①泔河二庫水位變化幅度大，約15.5 m，水泵進、出水并聯(lián)管路長，約3.7 km，導致水泵單機和并聯(lián)兩種運行工況揚程范圍大，約21 m，而原水泵高效區(qū)較窄，高效區(qū)揚程范圍僅為9 m，單機、水庫高水位時機組運行嚴重偏離高效區(qū)，水泵效率急劇下降，水泵軸功率大大增加，導致電機過負荷運行。②原水泵配套電機功率偏小。2011年寶雞峽水電設計院對泔河二庫水泵機組重新選型設計，新選水泵采用RDLO500－835 A(φ735)水泵曲線，工況點計算結(jié)果見表5，由表5可知該水泵特性曲線與24SA－10水泵特性曲線比較吻合，具有可比性，新選水泵高效區(qū)范圍較寬，在水泵單機、水庫高水位運行時最大軸功率達846 kW。

表5 RDLO500－835 A(φ735)型水泵工作點計算成果表

3 結(jié)語

2012年在泔河二庫泵站改造中，按照設計方案對水泵機組更新，擴大了機組高效區(qū)范圍和運行功率，目前投入正常抽水運行后性能穩(wěn)定出水量足，反過來進一步證明泵站改造前水泵配800kW功率電機太小，高效區(qū)范圍較窄，影響了機組抽水運行效能。說明原因分析正確，改造設計對路。

TV734

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1004－1184(2013)05－0170－02

2013-05-17

慕愛軍(1975-)，男，陜西吳堡人，工程師，主要從事水利水電工程設計工作。