武春輝

(江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200)

1 工程概況

江蘇省淮安抽水一站工程(以下簡稱“淮安一站”)位于江蘇省淮安市淮安區(qū)漕運(yùn)鎮(zhèn)(見圖1)，京杭大運(yùn)河與蘇北灌溉總渠的交匯處，與淮安二站、淮安三站、淮安四站及相關(guān)配套工程組成淮安水利樞紐工程，是江蘇省江水北調(diào)的第二級抽水工程，也是南水北調(diào)東線工程第二梯級站，同時還承擔(dān)抽排白馬湖地區(qū)內(nèi)澇的任務(wù)?；窗惨徽臼冀ㄓ?972年，是淮河下游淮安水利樞紐的骨干工程之一[1]，具有灌溉、供水、防洪、排澇等功能，在引水灌溉、排澇、航運(yùn)和城市供水等方面均發(fā)揮了重要作用。工程自建成投運(yùn)至2022年9月底，累計開機(jī)運(yùn)行達(dá)73.46萬臺時，抽水245.7億m3，為蘇北地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作出了巨大的貢獻(xiàn)。

圖1 淮安一站工程位置

江水北調(diào)工程是江蘇省一項(xiàng)扎根長江、實(shí)現(xiàn)江淮沂沭泗統(tǒng)一調(diào)度、綜合治理、綜合利用的工程，工程于1958年開始陸續(xù)興建，并結(jié)合京杭運(yùn)河蘇北段兩次整治及興建抽水站補(bǔ)水設(shè)施等。根據(jù)江蘇江水北調(diào)規(guī)劃，京杭運(yùn)河徐揚(yáng)段共建江都、淮安、淮陰、泗陽、劉老澗、皂河、劉山、解臺、沿湖9級抽水站，淮安站是江水北調(diào)第二梯級站，淮安梯級設(shè)計總流量為240m3/s，由淮安一站、二站、三站組成，淮安一站計流量分別為60m3/s、120m3/s、60m3/s，其中淮安一站、二站還共同擔(dān)負(fù)著白馬湖地區(qū)排澇任務(wù)。

南水北調(diào)東線一期工程在現(xiàn)有江蘇省江水北調(diào)工程基礎(chǔ)上，擴(kuò)大規(guī)模和向北延伸。工程于2002年開工建設(shè)，2013年建成通水。第二梯級是在江水北調(diào)工程基礎(chǔ)上，新建淮安四站、金湖站，建成后梯級總規(guī)模450m3/s，第二梯級站工程主要任務(wù)為抽引江都站和寶應(yīng)站輸送的長江水經(jīng)第三梯級淮陰站、洪澤站提水入洪澤湖。南水北調(diào)東線淮安梯級總規(guī)模300m3/s，其中淮安一站、二站、三站、四站的工程規(guī)模分別為50m3/s、100m3/s、50m3/s、100m3/s。

淮安一站位于淮安二站和沙莊引江閘之間(見圖1)，工程等別為Ⅱ等，工程規(guī)模為大(2)型，泵站站身，上、下游翼墻等主要建筑物級別為2級，其他次要建筑物級別為3級，臨時建筑物級別為4級。經(jīng)過20多年的運(yùn)行，淮安一站水泵汽蝕、磨損嚴(yán)重，電機(jī)絕緣老化，輔機(jī)、電氣設(shè)備多數(shù)為淘汰產(chǎn)品，故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響泵站的正常運(yùn)行和效益發(fā)揮。江蘇省水利廳以蘇水計〔2000〕64號文批準(zhǔn)同意對淮安一站進(jìn)行加固改造。改造后，泵站設(shè)計總流量89.6m3/s，配套蘭州電機(jī)廠生產(chǎn)的TL1000-24/2150型立式同步電機(jī)，單機(jī)功率1000kW，總裝機(jī)容量為8000kW。現(xiàn)狀泵站站身為堤身式塊基型結(jié)構(gòu)，肘形進(jìn)水流道，平直管出水流道，上部建筑由主廠房、檢修間、控制室、公路橋四部分組成。上、下游兩岸翼墻為重力式擋土墻。主廠房自上而下分為主機(jī)層、聯(lián)軸層、水泵層、進(jìn)水流道層。站變及高壓開關(guān)柜布置在主廠房內(nèi)，低壓柜、勵磁變壓器及控制設(shè)備等均布置在控制室內(nèi)。

2 工程現(xiàn)狀

2.1 工程歷年維修加固情況

2001年，淮安一站加固改造主要加固內(nèi)容為：更換8臺主電機(jī)、水泵及相關(guān)輔機(jī)系統(tǒng)，更新所有高低壓電氣設(shè)備，增設(shè)泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)，增設(shè)強(qiáng)迫通風(fēng)系統(tǒng)，將斷流方式由拍門改為快速閘門，以及相關(guān)土建改造后，泵站設(shè)計揚(yáng)程為4.89m，安裝無錫水泵廠生產(chǎn)的1750ZLQ-11.2-5.3型立式全調(diào)節(jié)軸流泵8臺，設(shè)計總流量為89.6m3/s，配套蘭州電機(jī)廠生產(chǎn)的TL1000-24/2150型立式同步電機(jī)，單機(jī)功率1000kW，總裝機(jī)容量為8000kW。工程于2002年8月1日通過了江蘇省水利廳組織的工程階段驗(yàn)收，2005年5月通過工程竣工驗(yàn)收。

2005年，淮安一站工程改造后，管理單位對淮安一站工程設(shè)備進(jìn)行了多次維護(hù)改造，主要情況如下：

2007年，8臺機(jī)組增加絕緣干燥裝置；對8臺機(jī)組供水系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了在不停機(jī)的狀態(tài)下沖刷管道；對液壓啟閉機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，增設(shè)了現(xiàn)地手動控制功能。

2008年，3號機(jī)組葉片更換調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；對上游出水?dāng)嗝孢M(jìn)行了清淤。

2010年，更換8臺主機(jī)及進(jìn)線、變壓器的保護(hù)裝置；維修廠房門前道路。

2012年，對1號、2號、3號、6號液壓啟閉機(jī)進(jìn)行了大修，更換啟閉機(jī)油封、缸底、缸頭、防塵蓋板連接螺栓等；對8臺液壓啟閉機(jī)電氣系統(tǒng)進(jìn)行了改造，實(shí)現(xiàn)了16扇閘門的實(shí)時檢測。

2013年，對4號、5號、7號、8號液壓啟閉機(jī)進(jìn)行了大修，更換啟閉機(jī)密封件、液壓提升換向閥，更換啟閉機(jī)油封、缸底、缸頭、防塵蓋板連接螺栓等；在廠房、中控室、勵磁室、勵磁變壓器等設(shè)備間增設(shè)了降溫除濕設(shè)備。

2014年，對自動化系統(tǒng)進(jìn)行了維修，更換了部分PLC模塊及裝置，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)自動化開機(jī)。

2015年，6號機(jī)組大修；交通橋、翼墻欄桿風(fēng)化嚴(yán)重，局部斷裂破損，對欄桿進(jìn)行了維修；對廠房屋頂鋁塑板和中控室進(jìn)行維修。

2016年，對廠房進(jìn)行了維修，更換了屋頂防水，上、下游增設(shè)巡視照明設(shè)施；對1～8號機(jī)組調(diào)導(dǎo)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢修，更換了調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)內(nèi)的螺紋襯套，保證了機(jī)組安全運(yùn)行。

2017年，對界樁進(jìn)行了更新，對淮安一站重新進(jìn)行劃界確權(quán)；對8號機(jī)導(dǎo)葉體、轉(zhuǎn)輪體、上機(jī)架及附屬設(shè)施進(jìn)行了更換，選用了新的水力模型并進(jìn)行了水力模型試驗(yàn)，制作加工了導(dǎo)葉體、轉(zhuǎn)輪體、上機(jī)架及附屬設(shè)施；將1～4號勵磁裝置改造為WKLF102型；安裝了上、下游視頻監(jiān)控及水位監(jiān)測系統(tǒng)，對上、下游河道進(jìn)行了清淤。

2018年，對4號機(jī)導(dǎo)葉體、轉(zhuǎn)輪體、上機(jī)架、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及附屬設(shè)施進(jìn)行了更換；對2號機(jī)組進(jìn)行大修；將5～8號勵磁裝置改造為WKLF102型；對8臺主機(jī)及進(jìn)線、變壓器的保護(hù)裝置進(jìn)行維修改造。

2019年，2號、5號機(jī)組大修；對視頻系統(tǒng)進(jìn)行改造；原技術(shù)供水為河水，夾雜大量泥沙及雜物，將技術(shù)供水改為循環(huán)供水系統(tǒng)供水[2]。

2020年，對1號、3號、7號三臺機(jī)組導(dǎo)葉體、轉(zhuǎn)輪體、上機(jī)架及附屬設(shè)施進(jìn)行了更換；對4號機(jī)組調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更換；增加1號、2號、8號機(jī)組振動監(jiān)測裝置。

2021年，2號機(jī)組大修，上位機(jī)軟件維修更新。

2022年，6號機(jī)組大修；對上游河道進(jìn)行清淤；7號機(jī)組更換調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

2.2 工程安全鑒定情況

淮安一站已運(yùn)行40多年，加固改造后也運(yùn)行了20多年，部分混凝土碳化嚴(yán)重，存在裂縫和病害，上下游河道淤積，主機(jī)泵機(jī)組大修周期較短，大修時間長，故障多，裝置效率較低，能源單耗較大，振動噪聲較大，主電機(jī)維護(hù)調(diào)試?yán)щy，主變、站變運(yùn)行時限長，已達(dá)到使用年限，閘門運(yùn)行時存在異響，機(jī)組運(yùn)行安全性可靠性低，嚴(yán)重影響工程安全運(yùn)行。

2018年12月27日，江蘇省水利廳在南京組織召開淮安一站安全鑒定會議，根據(jù)《泵站安全鑒定規(guī)程》(SL 316—2015)，評定淮安一站建筑物為二類，機(jī)電設(shè)備為三類，金屬結(jié)構(gòu)為二類，綜合評定淮安一站為三類泵站。建議盡快進(jìn)行更新改造，確保工程安全運(yùn)行。

3 工程目前存在的問題

淮安一站自2001年加固改造以來，已運(yùn)行20多年。2018年12月，經(jīng)安全鑒定為三類泵站，工程經(jīng)安全鑒定后，僅維修改造幾次，工程現(xiàn)狀仍存在一定問題。

3.1 建筑物

站身主體結(jié)構(gòu)基本完好，部分表面存在輕微裂縫；局部有碳化現(xiàn)象，進(jìn)出水流道基本完好，局部混凝土有剝落、碳化現(xiàn)象；水泵層廊道止水老化，存在漏水現(xiàn)象；上、下游翼墻存在不同程度沉降及前傾，不均勻沉降值為0.5～2.5cm；下游交通橋橋面局部有裂紋和碳化現(xiàn)象，多處拱片近拱腳處接縫有滲水現(xiàn)象；現(xiàn)狀工作橋?qū)挾容^窄，檢修巡視不便；上、下游引河易淤積，雖多次對河道進(jìn)行清淤，因水流中泥沙含量較多、進(jìn)出水水流流態(tài)偏流等原因，河道淤積速度較快，影響泵站運(yùn)行；主、副廠房屋頂鋁塑板局部損壞缺失，龍骨銹蝕，局部存在漏水現(xiàn)象，存在一定的安全隱患；管理所內(nèi)無測流、測速等設(shè)備；工具間位于檢修間內(nèi)，日常管理不便。

3.2 水力機(jī)械

3.2.1 主水泵

淮安一站改造后經(jīng)過10多年的運(yùn)行，因主水泵大修頻繁及臺數(shù)增多，運(yùn)行周期縮短，裝置效率下降；大軸軸頸、導(dǎo)葉體及水導(dǎo)軸承磨損嚴(yán)重；葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)銅套磨損松動，密封體老化，漏油嚴(yán)重。振動和噪聲較大。水泵其他主要零部件銹蝕磨損嚴(yán)重。其中2號、5號、6號機(jī)組一直沒更換過部件，還存在葉輪密封差、操作架容易銹蝕等問題[3]。

據(jù)近年來實(shí)測，2007—2021年泵站運(yùn)行平均效率為57%，運(yùn)行效率已達(dá)不到原設(shè)計工程效益，低于《泵站技術(shù)管理規(guī)程》要求。

3.2.2 輔機(jī)系統(tǒng)

油系統(tǒng)部分上油缸及油杯接口處有滲油現(xiàn)象；排水系統(tǒng)中的排水管道經(jīng)長期使用，相當(dāng)一部分淤積、銹蝕，閥件老化失靈，影響機(jī)組的安全運(yùn)行；通風(fēng)系統(tǒng)采用老式風(fēng)機(jī)運(yùn)行效果差，零部件有局部銹蝕，運(yùn)行時噪聲較大；站房安裝有型號為S30/5-DJ的橋式行車，是1974年建站時生產(chǎn)安裝的，運(yùn)行年限較長，零部件老化，一直未大修，常有故障發(fā)生，存在一定安全隱患。

3.2.3 電氣

主電機(jī)推力軸承存在結(jié)構(gòu)缺陷，原電機(jī)上的油缸推力瓦為不可調(diào)圓瓦,其結(jié)構(gòu)不能真正調(diào)整電機(jī)的水平及擺度[4]，導(dǎo)致機(jī)組整體不穩(wěn)定，機(jī)組振動加劇，大軸軸徑和水導(dǎo)軸承磨損嚴(yán)重，同時也損害導(dǎo)葉體，對機(jī)組安全穩(wěn)定有很大影響。

高壓開關(guān)柜柜后通道寬度不足，部分元件老化，使用年限較長；柜內(nèi)真空斷路器部分觸頭氧化，真空度下降，內(nèi)部結(jié)構(gòu)部件不同程度地老化，直流電阻值偏大；低壓開關(guān)柜2019年更換為MSN型抽屜柜，運(yùn)行狀況基本正常。

站用變壓器使用年限較長，根據(jù)《電力變壓器選用導(dǎo)則》(GB/T 17468—2019)的規(guī)定，淮安一站的站用變壓器已于2001年更換，現(xiàn)已運(yùn)行20多年，已達(dá)到使用壽命。

淮安一站6kV電源由淮安抽水站變電所1號主變低壓側(cè)引接，該變壓器為S8系列，屬于高能耗淘汰產(chǎn)品，存在質(zhì)量缺陷，可靠性安全性較差。

自動化監(jiān)控系統(tǒng)中主機(jī)監(jiān)控保護(hù)PLC柜及柜內(nèi)電氣設(shè)備運(yùn)行時間較長，PLC設(shè)備落后，傳輸時常掉線，系統(tǒng)工作不穩(wěn)定、故障率高，CPU等模塊為施耐德公司早期產(chǎn)品，經(jīng)常性出現(xiàn)錯誤，現(xiàn)廠家不再生產(chǎn)，屬于淘汰產(chǎn)品，無法采購備品件。泵站現(xiàn)狀無信息化系統(tǒng)，不滿足規(guī)范及水利現(xiàn)代化管理要求。

直流系統(tǒng)控制元件老化，運(yùn)行年限較長；電纜電線老化嚴(yán)重，大多出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，存在安全隱患。

3.2.4 金屬結(jié)構(gòu)

運(yùn)行時事故閘門受水流沖擊在門槽中晃動，并伴有較大撞擊聲，對門體安全不利；事故閘門與工作閘門滲漏水現(xiàn)象嚴(yán)重，因建筑物設(shè)計問題，無法將閘門吊出進(jìn)行維修；事故閘門門槽內(nèi)未設(shè)置埋件，增加了閘門維修保養(yǎng)工作量；安全格柵銹蝕嚴(yán)重，框架和橫梁銹蝕變形，且無起吊設(shè)施；液壓管道明敷，長時間風(fēng)吹日曬，會導(dǎo)致密封件老化，且巡視不方便。

4 改造必要性

4.1 是徹底消除工程安全隱患，確保工程安全運(yùn)行的需要

2018年，淮安一站經(jīng)安全鑒定被評定為三類泵站后，雖利用維修改造資金對部分機(jī)組進(jìn)行改造，但工程存在的問題未能徹底解決，且部分問題一直沒有采取加固改造措施。因此，迫切需要對淮安一站進(jìn)行加固改造，以消除工程自身安全隱患。

4.2 是改善水泵機(jī)組運(yùn)行環(huán)境，提高泵站運(yùn)行效率的需要

淮安一站是淮安站重要組成部分，根據(jù)淮安一站安全鑒定報告、現(xiàn)場振動噪聲檢測和現(xiàn)場流量揚(yáng)程實(shí)測結(jié)果，機(jī)組存在實(shí)際運(yùn)行水位長期偏離設(shè)計揚(yáng)程的工況下運(yùn)行，水導(dǎo)軸承螺栓孔變形、大軸軸頸及水導(dǎo)軸承磨損嚴(yán)重、水泵振動噪聲大、運(yùn)行效率低等問題。

4.3 是落實(shí)南水北調(diào)東線第二梯級抽水規(guī)劃目標(biāo)，提高調(diào)水安全保障的需要

南水北調(diào)東線工程江蘇段地處長江與淮河的下游區(qū)域。南起長江下游揚(yáng)州，北至南四湖下級湖，東瀕黃海，西連安徽。工程輸水干線長達(dá)404km，將洪澤湖、駱馬湖與下級湖串聯(lián)，并且與蘇北灌溉總渠、淮沭河等骨干河道貫通。受水區(qū)包括揚(yáng)州的高郵、江都與寶應(yīng)縣，鹽城的阜寧縣以及淮安、宿遷、徐州、連云港的所有轄區(qū)[5]。

淮安一站是南水北調(diào)東線抽引長江水的骨干工程之一，其與淮安二站、三站、四站，金湖站抽引江都站和寶應(yīng)站輸送的長江水經(jīng)第三梯級淮陰站、洪澤站提水入洪澤湖，滿足南水北調(diào)東線第一期工程第二級抽水450m3/s的規(guī)劃目標(biāo)，其中淮安梯級抽水規(guī)模300m3/s。

淮安一站不僅要實(shí)現(xiàn)向北調(diào)水的目標(biāo)，同時還與淮安二站共同擔(dān)負(fù)著白馬湖地區(qū)70萬畝農(nóng)田的排澇和渠北地區(qū)200萬畝農(nóng)田的灌溉及該地區(qū)工業(yè)、航運(yùn)、城鄉(xiāng)人民生活用水的任務(wù)。

4.4 是滿足江蘇省水利工程管理現(xiàn)代化規(guī)劃的需要

立足江蘇實(shí)際，2021年，《江蘇省“十四五”水利發(fā)展規(guī)劃》提出必須立足新發(fā)展階段，貫徹新發(fā)展理念，服務(wù)新發(fā)展格局，以水利現(xiàn)代化支撐和保障經(jīng)濟(jì)社會現(xiàn)代化，到2025年，基本形成系統(tǒng)全面、智能規(guī)范、服務(wù)高效的現(xiàn)代化水利管理服務(wù)體系，到2035年，全省基本建成與省域現(xiàn)代化進(jìn)程相協(xié)調(diào)的現(xiàn)代化水利管理服務(wù)體系。

5 結(jié) 語

綜上分析，淮安一站作為南水北調(diào)第二梯級工程中的主力站，一旦發(fā)生故障，將嚴(yán)重影響工程的整體效益。工程已運(yùn)行40多年，加固改造后已運(yùn)行20多年，目前存在較多安全隱患，為確保南水北調(diào)和排澇的運(yùn)行安全，改善水泵機(jī)組運(yùn)行環(huán)境，提高泵站運(yùn)行效率，消除工程自身安全隱患，迫切需要實(shí)施淮安一站加固改造工程，以滿足調(diào)水安全等任務(wù)要求，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展提供水利保障。