摘 要：本文對泵站運行現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，與較為成熟的泵站更新改造技術(shù)相結(jié)合，針對由于泵站自動化水平低，設(shè)備老化較為嚴(yán)重，而導(dǎo)致泵站能耗高、效率低的現(xiàn)狀，從機(jī)電設(shè)備、管路、控制技術(shù)等多個角度對泵站技術(shù)改造措施進(jìn)行論述，從而達(dá)到提高泵站的運行效率，提高自動化控制水平，降低費用開銷。對更新改造設(shè)計泵站、工程施工具有一定的借鑒和參考意義。

關(guān)鍵詞：泵站；技術(shù)改造；多視角分析；改造措施

1 泵站現(xiàn)狀分析

現(xiàn)有的泵站建設(shè)時間大多比較長，由于受到當(dāng)時技術(shù)條件的限制，加上常年累月的運行，導(dǎo)致泵站運行可靠性較差、能耗高、效率低。有些泵站存在機(jī)電設(shè)備不配套現(xiàn)象，由于長時間的運行，很多泵站已超過了設(shè)備的規(guī)定使用年限，需要進(jìn)行大修或更新改造?，F(xiàn)有的大部分泵站缺少無功補償裝置，在一定程度上造成了能源浪費。泵站自動化水平不高，較低的可靠性，排灌水成本較高，加重了所處區(qū)域的使用費用。

2 電動機(jī)改造與水泵改造

研究泵站現(xiàn)場大量測試資料表明，從表面上看，許多泵站的電動機(jī)較為陳舊，而實際其運行效率較高。由于泵站的運行時間基本上都是在濕熱的夏季，電機(jī)定子繞組在較高的溫度環(huán)境下繼續(xù)運行，導(dǎo)致絕緣材料的彈性逐漸失去，其質(zhì)地變得硬、脆，龜裂、脫落的現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴(yán)重影響了電機(jī)運行的安全性。針對電機(jī)長期運行的安全隱患，很多電機(jī)廠家開展采用新型絕緣材料，將電機(jī)返廠或者技術(shù)支持人員到現(xiàn)場拆除電機(jī)定子線圈，然后將新線圈重新鑲嵌，并進(jìn)行浸漆、烘干，使電機(jī)具備同類新產(chǎn)品的優(yōu)良性能。采用這種方法改造后的電機(jī)，經(jīng)過現(xiàn)場試驗檢測，其運行性能完全能夠達(dá)到同類新產(chǎn)品的設(shè)計要求，相比重新購買同型號新電機(jī)，大概可以節(jié)約60%的經(jīng)費。

水泵經(jīng)過多年長時間的運行，由于遭受到空蝕以及泥沙的侵蝕，蜂窩麻面比較容易出現(xiàn)在過流部件上，甚至?xí)?dǎo)致過流部件的穿孔、剝落，使水泵的效率逐漸下降，但是泵體本身一般都會完好無損。這樣以來，對那些有著比較合理設(shè)計選型的泵站，首先應(yīng)當(dāng)考慮對水泵進(jìn)行改造，保持水工建筑物的原始狀態(tài)基本不動，從而在達(dá)到縮短改造工期的同時又節(jié)約了土建開銷。

2.1 借助非金屬材料保護(hù)過流部件

針對那些水力模型好、選型合理，而且葉片沒有大面積脫落的水泵，曾先后引進(jìn)環(huán)氧金剛砂涂護(hù)技術(shù)、美國切斯特頓公司的ARC復(fù)合材料涂護(hù)技術(shù)，修復(fù)處理水泵損壞部位，取得了良好的社會效益。修復(fù)后具有抗汽蝕、耐腐蝕、耐磨性能，而且水力磨阻小、表面光滑，提高了水泵的效率。

2.2 更換傳動部件

對低揚程使用高揚程泵的泵站以及水力性能較差的低效水泵，首先考慮改造或更換葉輪和導(dǎo)葉體的方法，對水泵進(jìn)行改造。根據(jù)泵站設(shè)計參數(shù)，結(jié)構(gòu)尺寸，性能要求，選購能與原泵相配的新部件對老部件進(jìn)行更換，從而使老泵達(dá)到新泵的性能。

2.3 對管路和絕緣部分進(jìn)行改造

根據(jù)當(dāng)前泵站所處區(qū)域的地貌特點，布置管路時采取較為合理的路徑，確保所選擇的路徑最短；閘閥、彎頭等部件在管路鋪設(shè)中盡量少用，使管路水頭損失盡量減??；同時要對防止漏氣、漏水動力設(shè)備加強(qiáng)改造力度。很多機(jī)組主電機(jī)型號為同步立式電機(jī)，其電壓等級，定子繞組設(shè)計部分是環(huán)氧粉云母絕緣，因其絕緣等級較低。此外，電機(jī)接線柱外露，易受潮導(dǎo)致電機(jī)絕緣性變差；由于電纜是油浸鋁芯電纜，絕緣性能較低時容易起熱，甚至引起火災(zāi)。更換繞組是絕緣改造的核心工作，將絕緣等級以及電壓等級提高。這種泵站技術(shù)改造采用更換主機(jī)繞組，更新絕緣受損舊線圈，提高繞組絕緣等級；加強(qiáng)了定子線圈中的導(dǎo)線絕緣及對地電阻，可避免絕緣老化加速；提高電壓等級，使變壓器的運維費用降低，使運行操作更為簡便，更利于實現(xiàn)泵站自動化控制。

3 改造調(diào)葉裝置與增加無功補償

3.1 改造調(diào)葉裝置

選用機(jī)械調(diào)節(jié)代替液壓調(diào)節(jié)，泵站由全調(diào)節(jié)軸流泵的調(diào)葉機(jī)構(gòu)，工作原理：通過壓力油作用于活塞，使活塞作上、下軸向運動，并帶動轉(zhuǎn)子體的葉片轉(zhuǎn)動。液壓調(diào)葉原理和結(jié)構(gòu)都比較簡單，經(jīng)過多年工程技術(shù)實踐的沉淀，在技術(shù)上較為成熟。

3.2 增設(shè)無功補償裝置

大多數(shù)中小型泵站都沒有配備無功補償裝置，這就增加了系統(tǒng)的能量損耗。把補償并聯(lián)電容器與電動機(jī)主控制開關(guān)并接，在電動機(jī)定子繞組引出端子的電源線上，與電動機(jī)共進(jìn)退，形成隨機(jī)補償。

4 對控制方式的改造

水泵的控制手段與能否及時排水密切相關(guān)，自動控制有助于及時排水，減少集水池容積。泵站自動控制功能應(yīng)能夠滿足泵站機(jī)組啟、停和變電所操作規(guī)范所規(guī)定的要求。通過指令完成對機(jī)組的啟、?？刂疲詣訖z測機(jī)組啟、停條件，當(dāng)滿足某種條件時，執(zhí)行操作。對所有設(shè)備設(shè)置自動和手動兩種控制方式，并設(shè)置靜態(tài)試驗。當(dāng)機(jī)組因事故而導(dǎo)致停機(jī)時，輔助設(shè)備應(yīng)當(dāng)同時關(guān)閉。系統(tǒng)主要控制包括：主機(jī)機(jī)組控制；變電所主變壓器、站用變壓器、電容器等控制；泵站輔機(jī)設(shè)備控制；勵磁設(shè)備自動調(diào)節(jié)與控制；上下游閘門、水利樞紐中閘門的控制。當(dāng)上述控制均安全可靠時，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度控制。

5 泵站自動化改造

泵站自動化技術(shù)依賴于計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，隨著遠(yuǎn)動技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，泵站自動化系統(tǒng)已經(jīng)開始逐漸應(yīng)用起來。泵站自動化包括：自動化監(jiān)控、繼電保護(hù)、自動裝置等設(shè)備，將保護(hù)與控制等功能集中起來，利用通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)信息共享的二次設(shè)備系統(tǒng)。泵站自動化能夠?qū)崟r地采集電氣量；監(jiān)視、調(diào)節(jié)電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，完成對泵站的監(jiān)視和管理，從而確保泵站能夠長時間安全運行。當(dāng)發(fā)生事故時，通過采集瞬態(tài)電氣量，實現(xiàn)監(jiān)視與控制，迅速將故障部分切除掉，使事故后的泵站恢復(fù)正常。

結(jié)合泵站的實際狀況和自動化系統(tǒng)的特定需要，泵站綜合自動化可以采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分設(shè)監(jiān)督控制、泵站管理和決策管理，各層間通過拓?fù)溥B接?，F(xiàn)場采用總線式或星形結(jié)構(gòu)，泵站管理采用總線式或環(huán)狀或星形結(jié)構(gòu)。決策管理利用公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或者專用水情數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，完成水情調(diào)度和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙ぷ鳌?/p>

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作者簡介：王榮國（1976-），男，高級工，江蘇省江都水利工程管理處。