許金民，于 濤，王 磊

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南250109）

雙王城水庫(kù)位于山東濰坊壽光市，是南水北調(diào)東線膠東干線工程的重要調(diào)蓄水庫(kù)。雙王城水庫(kù)為中型平原水庫(kù)，設(shè)計(jì)最高蓄水位12.50 m，相應(yīng)最大庫(kù)容6 150 萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)死水位3.90 m，死庫(kù)容830 萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容5 320 萬(wàn)m3，水庫(kù)底高程為2.5 m。入庫(kù)泵站布置在水庫(kù)圍壩西南角，泵站設(shè)置機(jī)組4 臺(tái)，兩臺(tái)1200HL-8.5 型水泵，單機(jī)額定功率560 kW；兩臺(tái)800HL-11 型水泵，單機(jī)額定功率315 kW，總裝機(jī)容量1 750 kW。泵站設(shè)計(jì)引水最大流量為8.61 m3/s，設(shè)計(jì)引水最小流量為1.50 m3/s，設(shè)計(jì)供水流量為28 m3/s。前池設(shè)計(jì)水位2.58 m，前池最低水位1.48 m。泵站特征揚(yáng)程為：充庫(kù)流量為8.61 m3/s 時(shí)，泵站設(shè)計(jì)總揚(yáng)程8.33 m，最高總揚(yáng)程11.86 m，最低總揚(yáng)程2.33 m；充庫(kù)流量為1.50 m3/s，泵站設(shè)計(jì)總揚(yáng)程10.87 m，最高總揚(yáng)程12.02 m，最低總揚(yáng)程10.77 m。

1 入庫(kù)泵站運(yùn)行性能分析

1.1 水泵機(jī)組設(shè)計(jì)選型

雙王城水庫(kù)入庫(kù)泵站因水庫(kù)水位變動(dòng)（揚(yáng)程）范圍較大，設(shè)計(jì)選用了立式導(dǎo)葉式混流泵作為設(shè)計(jì)泵型，選型原則是在最高揚(yáng)程和最低揚(yáng)程工況下，水泵均能安全、穩(wěn)定運(yùn)行，且機(jī)組施工簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便。泵站設(shè)計(jì)2 臺(tái)1200HL-8.5 型水泵（大機(jī)組）、2 臺(tái)800HL-11 型水泵（小機(jī)組），共4 臺(tái)機(jī)組，正常運(yùn)行時(shí)采用兩臺(tái)1200HL-8.5型水泵，小流量充庫(kù)運(yùn)行時(shí)采用800HL-11 型水泵，當(dāng)一臺(tái)1200HL-8.5 型需要檢修或出現(xiàn)故障時(shí)，兩臺(tái)800HL-11 型作為備用機(jī)組運(yùn)行。

1.2 水泵機(jī)組運(yùn)行性能分析

1）1200HL-8.5 水泵性能分析

圖1 1200HL-8.5 水泵揚(yáng)程效率曲線

從圖1 可見(jiàn)，1200HL-8.5 型水泵機(jī)組在低揚(yáng)程（5.5 m）下運(yùn)行效率偏低，效率在50%以下，隨著揚(yáng)程的增加，效率呈遞增趨勢(shì)，最高效率70%左右，且未出現(xiàn)最高效率點(diǎn)。

圖2 1200HL-8.5 水泵揚(yáng)程功率曲線

從圖2 可見(jiàn)，當(dāng)1200HL-8.5 型水泵機(jī)組效率達(dá)到70%左右時(shí)，水泵功率已經(jīng)達(dá)到600 kW以上，最高功率達(dá)到630 kW，已超設(shè)計(jì)功率為560 kW 的狀態(tài)下運(yùn)行。

通過(guò)分析，可見(jiàn)1200HL-8.5 型水泵機(jī)組的性能不是很理想，可能存在的影響因素如下：配套電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中定子發(fā)熱較重，溫度最高達(dá)到100℃以上，消耗了過(guò)多的能量，降低了電機(jī)的效率；水泵的實(shí)際運(yùn)行性能曲線與廠家提供的性能曲線存在偏差，水泵機(jī)組未能進(jìn)入高效區(qū)運(yùn)行。電機(jī)的功率與水泵的功率是按照1:1 配備的，未充分考慮余量，致使機(jī)組高揚(yáng)程運(yùn)行時(shí)超功率較重。

2）800HL-11 水泵性能分析

圖3 800HL-11 水泵揚(yáng)程效率曲線

從圖3 可見(jiàn)，800HL-11 型水泵機(jī)組在低揚(yáng)程下（7 m）運(yùn)行的話，運(yùn)行效率較低，隨著揚(yáng)程的增加，效率呈遞增趨勢(shì)，直至設(shè)計(jì)水位，最高效率60%左右，整體效率偏低。

圖4 800HL-11 水泵揚(yáng)程功率曲線

從圖4 可見(jiàn)，800HL-11 型水泵機(jī)組隨揚(yáng)程的增加，功率也隨之增長(zhǎng)，但直到至設(shè)計(jì)水位，功率仍未達(dá)到315 kW 的額定功率。

通過(guò)分析，800HL-11 型水泵機(jī)組未能達(dá)到設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，一是與設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的核算不夠精確有關(guān)；二是與運(yùn)行時(shí)前池水位過(guò)高有關(guān)。原設(shè)計(jì)前池水位為2.58 m，但因借用膠東調(diào)水渠道，受制于膠東調(diào)水調(diào)度因素的影響，近兩年實(shí)際運(yùn)行，前池水位基本在3.00 m 左右，相應(yīng)也就縮小了揚(yáng)程；三是與電機(jī)整體制造質(zhì)量有關(guān)，定子發(fā)熱較重，電能損耗較大，效率較低。

1.3 水泵機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析結(jié)論

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)四臺(tái)水泵機(jī)組效率在8%～72%之間，兩臺(tái)大機(jī)組隨水庫(kù)水位的增長(zhǎng)，功率呈遞增趨勢(shì)，范圍在412～631 kW 之間，高水位運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)超功率現(xiàn)象；兩臺(tái)小機(jī)組隨水庫(kù)水位的增長(zhǎng)功率同樣呈遞增趨勢(shì)，但在水庫(kù)蓄水設(shè)計(jì)水位，水泵機(jī)組仍未達(dá)到額定功率。

入庫(kù)泵站選擇立式導(dǎo)葉式混流泵，能夠滿足揚(yáng)程較大幅度變化下的運(yùn)行要求，水泵機(jī)組能夠穩(wěn)定運(yùn)行，但因水泵運(yùn)行工作點(diǎn)的核算不夠精確，機(jī)泵配套不合理，致使水泵一直偏離工況點(diǎn)運(yùn)行，效率偏低，且存在超負(fù)荷現(xiàn)象。

2 優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方案

2.1 1200HL-8.5 型機(jī)組運(yùn)行方案

通過(guò)對(duì)1200HL-8.5 型水泵機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，水泵機(jī)組在凈揚(yáng)程5.5～8 m 條件下運(yùn)行時(shí)，效率相對(duì)較高，能達(dá)到55%以上，且不會(huì)嚴(yán)重超功率，運(yùn)行相對(duì)較為穩(wěn)定。調(diào)度時(shí)不過(guò)度放空水庫(kù)，保證水庫(kù)水位穩(wěn)定在8 m 以上運(yùn)行，提高運(yùn)行效率。

2.2 800HL-8.5 型機(jī)組運(yùn)行方案

通過(guò)對(duì)800HL-11 型水泵機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，水泵機(jī)組在凈揚(yáng)程7 m 以上運(yùn)行時(shí)，效率相對(duì)較高，能達(dá)到55%以上。調(diào)度時(shí)，小機(jī)組運(yùn)行時(shí)，可適當(dāng)降低前池水位，相應(yīng)提高揚(yáng)程，同時(shí)，水庫(kù)低水位充庫(kù)時(shí)，盡量不選用小機(jī)組運(yùn)行，以提高泵站運(yùn)行效率。

2.3 入庫(kù)泵站聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行方案

通過(guò)對(duì)水泵機(jī)組綜合運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，可對(duì)入庫(kù)泵站聯(lián)合調(diào)度方案進(jìn)行優(yōu)化，盡量保證水庫(kù)不過(guò)度防空，結(jié)合水庫(kù)水位合理確定抽水入庫(kù)時(shí)間，盡量保證水庫(kù)水位在8 m 以上運(yùn)行，初期水庫(kù)低水位調(diào)水時(shí)選擇大機(jī)組運(yùn)行，當(dāng)水庫(kù)水位達(dá)到9.5 m 以上時(shí)，開(kāi)啟小機(jī)組運(yùn)行，當(dāng)水庫(kù)水位達(dá)到11 m 時(shí)，可以選擇關(guān)閉大機(jī)組，利用小機(jī)組進(jìn)行充庫(kù)，直至設(shè)計(jì)蓄水位。

3 提高泵站高效運(yùn)行的措施

3.1 高標(biāo)準(zhǔn)確定機(jī)泵選型

水泵機(jī)組選型要合理，要充分論證水泵機(jī)組工況點(diǎn)，保證機(jī)組在高效區(qū)運(yùn)行。水泵機(jī)組在選擇生產(chǎn)廠家時(shí)，必須充分考察，選擇實(shí)力雄厚、生產(chǎn)工藝先進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量可靠的廠家，以確保水泵機(jī)組的產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)泵配套要合理，電機(jī)的負(fù)載率最好控制在0.75～0.9 之間。

3.2 保證水泵機(jī)組良好的進(jìn)水流態(tài)

雙王城水庫(kù)運(yùn)行初期時(shí)，水中含有較多的水草及雜物，而工程設(shè)計(jì)中無(wú)清污機(jī)，需依靠人力進(jìn)行水草清理，清理效果一般，造成機(jī)組氣蝕及振動(dòng)較嚴(yán)重。針對(duì)這一問(wèn)題，管理單位申請(qǐng)?jiān)鲈O(shè)了清污設(shè)備及時(shí)對(duì)水草進(jìn)行清理，有效改善了水流形態(tài)，提高了水泵機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.3 加強(qiáng)設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)

日常運(yùn)行中，及時(shí)檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)常對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行日常維護(hù)，潤(rùn)滑軸承，減少摩擦，提高電動(dòng)機(jī)的效率，定期清理電動(dòng)機(jī)內(nèi)的灰塵積垢，改善通風(fēng)，降低溫升。對(duì)水泵機(jī)組建檔立卡，做好各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集、整理與分析；真實(shí)詳細(xì)記錄各種技術(shù)數(shù)據(jù)，達(dá)到檢修條件時(shí)及時(shí)組織檢修，發(fā)生故障時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理并詳細(xì)記錄處理過(guò)程，保障機(jī)組的正常運(yùn)行。

3.4 加強(qiáng)培訓(xùn)，提高運(yùn)行人員的管理水平

運(yùn)行人員水平的高低，直接關(guān)系泵站運(yùn)行安全，管理單位加大泵站運(yùn)行人員的技術(shù)培訓(xùn)力度，開(kāi)展崗位練兵，使每位泵站運(yùn)行人員都能夠熟練掌握泵站運(yùn)行的基本知識(shí)，運(yùn)行過(guò)程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，并及時(shí)進(jìn)行排除，保障機(jī)組的正常運(yùn)行。