泵站改造方案拟定策略

泵站改造前应该根据泵站多年运行实践和现场测试数据，从安全、经济及便于管理等方面考虑拟定若干个改造方案，然后进行技术经济比较，从中选出最优方案。

1.提高泵站的安全可靠性

泵站安全可靠性主要表现在以下几个方面：

（1）水泵汽蚀。一旦泵内局部压力低于水的汽化压力时，水就会产生汽泡。汽泡随水流带到高压区时，汽泡则被压缩并击破，产生很大的压力脉动，水泵叶片和泵壳被损坏，而且使水泵机组运行中产生很大的噪音和强烈振动，影响泵站的安全运行。水泵汽蚀的原因很多，主要有所选水泵的汽蚀性能不能满足泵站要求，或水泵的安装高度过大，超过了水泵允许的安装高度，或水泵在远离设计工况（如水泵运行扬程过低或过高或流量过大）运行时，都有可能使水泵产生汽蚀。如果泵站建成后水泵机组因为上述原因经常发生强烈振动，则应考虑对水泵性能、安装高度或运行方式等进行改造；

（2）泥沙磨损和机械磨损。

1）泥沙磨损。当被抽水流的含沙量很大或过流部件的耐磨性能不能满足要求时，水泵叶片、导叶、水导轴承、密封及泵壳等过流部件很容易被泥沙磨损，并出现蜂窝麻面，影响泵内流态，水泵汽蚀特性进一步变坏；轴承或密封间隙加大，加剧水泵机组振动。

2）机械磨损。当泵房产生不均匀沉降、水泵机组不能满足静平衡和动平衡要求、机组安装不能满足同心度和摆度要求、轴承和泵轴等受力不均时，将会使水泵叶轮与泵壳、电机的转子和定子或泵轴与轴承之间的间隙不均匀，促使水泵机组发生振动。

（3）机组超载。具体表现为电机的输入电流加大或功率增大，并超过允许值，甚至于烧毁电动机。引起机组超载的原因有：

1）轴流泵站因进出口水位的变化引起泵站的扬程增大，并超过允许的最高扬程，特别是进入马鞍形的不稳定区运行时，将会使水泵超载并产生强烈震动。

2）离心泵在低扬程运行时也有可能出现水泵机组超载。

3）水泵和电机转子与定子之间的间隙不能满足要求，甚至有可能出现金属摩擦现象。从而大大增加了水泵机组的机械损耗，使得机组超载。

（4）水位超高。当出水池水位超过虹吸式出水流道的驼峰底部高程时，以下情况将会严重威胁泵站安全。

1）机组倒转。当水泵运行中事故停机，因故无法关闭防洪闸门时，外江水流将会溢过虹吸管顶部，通过水泵进出水流道进入内湖，使机组倒转。当倒转转速超过水泵机组允许的飞逸转速时，机组将会发生强烈振动，甚至破坏机组零部件；外江水流进入内湖，也会增加淹没损失。

2）轴流泵难以启动。因为轴流泵不能关阀启动，否则会使水泵机组振动和超载。如果在外江水位超驼峰的情况下，打开防洪闸，让水泵在倒流的情况下强行启动，同样会使机组超载。因此，即使泵站扬程尚未超过水泵最大扬程，水泵机组仍难以启动，否则将会严重威胁机组安全。(www.xing528.com)

3）机组无法正常停机。在外江水位低于虹吸管底部高程时已经启动运行，当水位继续上涨，只要在水泵允许的扬程范围内，水泵是可以正常运行的。但是，如果在这种情况下出现事故停机，将很可能使外江水倒流，机组倒转，威胁泵站安全。因此，必须要确保电网正常供电，或确保防洪闸门能快速关闭。

（5）电气绝缘老化。电动机、变压器、电力电缆等各种电气设备都有不同绝缘等级问题。绝缘等级不同，其允许最高温升也有所不同。例如，额定功率在5000kW以上的电动机用检温计测得的定子温升极限值为：E级绝缘时为70°C，B级绝缘时为80°C，F级绝缘时为100°C，H级绝缘时为125°C。

（6）钢筋混凝土开裂。由于地基基础的不均匀沉降等原因，很多泵站建成后都会出现不同程度的裂缝，轻者出现漏水，重者将影响上部墙体开裂，机组轴向偏斜，影响泵房和机组安全。因此，对于钢筋混凝土出现裂缝的泵站应该进行具体分析，以确定改造方案。

（7）水源可靠性问题。对于灌溉或城镇供水泵站，水源的水位、来水流量和主流流向对泵站运行的可靠性都有很大影响。例如，在黄河小北干流取水的夹马口泵站，由于在枯水季节主流的游荡性，泵站的取水口出经常处于“脱流”现象（即主流远离取水口）。严重影响泵站效益的正常发挥。为了不影响农业生产，往往需要组织大量人力物力，在河道内开挖临时引渠，增加了运行管理费用。

2.降低泵站能耗

泵站的运行成本包括电费、维修和大修费、行政管理费、折旧费、管理人员工资等。其中电费所占比例最大，大致范围为50%～80%。因此，降低泵站能耗是减少运行费用，降低泵站水费成本的重要措施。

对于一般的排灌泵站，在改造前后的泵站流量和净扬程不变的情况下，降低泵站能耗的主要技术措施是提高泵站效率。但如果改造前后流量扬程发生了变化，则降低泵站能耗不仅需要提高泵站效率，而且还应该减少单位水量的能耗才能真正达到减少电费的目的。

根据式（4-7）可知，泵站效率为电动机、传动装置、水泵、管路和进出水池等五部分所组成。要提高泵站效率就必须根据现场测试数据，具体分析泵站各个部分的能量损失，并找出主要的矛盾，采取技术措施进行技术改造。值得注意的是，式（4-7）中的各项效率是相互关联的。从例4-1中可见，如果水泵性能或泵站扬程发生变化，水泵的流量、扬程、轴功率和效率均会发生变化。而轴功率的变化又会引起传动装置的功率和电动机负荷系数的变化，从而引起电动机效率的变化。另外，水泵扬程的变化也会引起管路效率和进出水池效率的变化。因此，在对电动机、传动装置、水泵、管路和进出水池等任何单项进行技术改造，都必须考虑其对相关效率的影响。

3.适当增加泵站流量

随着社会经济的发展，通常都有增大泵站流量的要求，以达提高灌排标准或扩大受益范围的目的。增加流量的方法很多，如增大水泵叶轮直径、增加水泵转速、加大叶片安装角度、扩大管路直径、减少管路损失等都可以增大泵站流量。但是，如果仅仅增大水泵流量，而进出水管道或流道的过水断面无法增大时，管道或流道内的流速将会随之增大。这不仅会增加管路损失，降低管路效率，还有可能在管道或流道内产生旋涡，引起水泵机组的振动，影响泵站的可靠性。因此，在泵站技术改造时不能无限制的增大流量，而应该具体分析，并进行模型试验或三维流动计算。只有在确认流量的增加对泵站效率和机组安全运行无影响的情况下，增加泵站流量的技术改造才是可行的。

4.提高泵站运行管理水平

泵站改造除提高泵站的经济性和可靠性外，还应该适当考虑泵站管理的现代化。过去不少泵站，甚至一些大型泵站仍采取手工操作运行和故障处理，人工记录运行数据和填写报表。这不仅可能出现运行的误操作，故障处理不及时而造成经济损失，而且还可能影响有关报表的真实性。因此，在泵站改造时应该根据各地的具体情况，适当考虑泵站运行管理自动化，以提高泵站运行管理自动化水平。

泵站自动化有全自动化和半自动之分，应该根据泵站的具体情况，讲求经济实用。如果花了很多钱却仅仅解决自动开停机和自动记录等人工可以代替的工作，这样并没有充分发挥自动化的功能。作为泵站自动化改造更重要的应该是故障分析与处理、泵站经济运行等无法用人工所代替的工作。对于全自动化，不仅需要各类传感器和执行元件，还需要使泵站的各种设施满足自动化要求，如用自动清污机代替人工清污等。对于改造经费不能满足全自动化要求的情况下，采用半自动化配合人工操作以实现经济运行和部分故障分析处理也是有意义的。