段家塬三四级泵站改造方案探讨

发表时间:2016/3/9   来源:《工程建设标准化》2015年10月供稿   作者:雷勃 张水萍
[导读] 渭南市东雷二期抽黄工程管理局 自管道出现逆流或稍后的某一时刻逆流,液压控制止回蝶阀便以缓慢的速度关闭到全关。

(渭南市东雷二期抽黄工程管理局)

【摘  要】本文依据灌溉输水生产工作的实际资料《泵站运行情况统计报表》,结合《泵站设计规范》分析、计算、讨论了段家塬三四级泵站运行工作中的实际问题,在此基础提出了泵站改造方案,指导了泵站改造生产工作实际。其理论和具体做法值得学术界应用。
【关键词】泵站;技术;探讨

一、设备情况
        段家塬三级站安装14Sh-9型水泵四台,配套电机Y4OO-43-4型,6KV,400KW四台。机组进水侧安装电动蝶阀D941X-2.5,Dg500型;出水侧安装微阻缓闭止回阀HH44X-10,Dg400型。
        段家塬四级站安装14Sh-9A型水泵四台,配套电机Y355-43-4型,6KV,315KW四台。机组进水侧安装电动蝶阀D941X-2.5,Dg500型;出水侧安装微阻缓闭止回阀HH44X-10,Dg400型。
        段家塬三、四级站各安装SZ-1型真空泵两台,配套电机Y132S-4型,5.5KW两台,共四套。真空清水管路为地下直埋暗敷。
二、运行与检修情况
        该系统单台机组检修与累计运行台时情况如下:
1、段家源三级站
        段家塬三级站累计运行台时共10318:59。1#机组:3152:01;2#机组:2704:53;3#机组;2206:43;4#机组:2255:22。
        四台机组因水泵汽蚀,造成叶轮、口环、轴套磨损严重而更换叶轮4个、轴套4副、口环4对。当时单机累计运行台时:1#机组:2343:54;2#机组:1992:05;3#机组:1423:05;4#机组:1715:13。
        2#机组因水泵汽蚀而更换叶轮,至此累计运行台时712:48。
        微阻缓闭止回阀分别更换舌板三次共四块。
        真空淸水管路锈蚀,个别部位严重漏水。
2、段家塬四级站
        段家塬四级站累计运行台时共10226:48。1#机组:2453:15;2#机组:2505:36;3#机组:2694:18;4#机组:2753:39。
        因为汽蚀而更换2#机组、3#机组水泵叶轮、轴套2组,当时机组累计运行台时2#机组:2505:36;3#机组:2694:18。
        微阻缓闭止回阀分别更换1#、2#、3#机组舌板共计三块。
        真空清水管路锈蚀,个别部位严重漏水。
3、运行资料
        该系统运行资料统计表明:段家塬三级站的运行水位长期以来处于设计最低水位的临界点386.44米以下,前池运行水位标尺读数为1.1米,换算为绝对高程386.11米。比最低水位386.44米低0.33米。段家塬四级站出水池水位0.65米,换算为绝对高程448.43米。比设计最低水位448.17米高0.26米。
三、分析问题的原因
        据《泵站设计规范》GB/T50265-97中第3.3.1.4条款,最低运行水位是确定水泵安装高程的依据,如果最低运行水位确定偏高(实际运行吸上水位低),将引起水泵的汽蚀、振动,给机组运行造成困难。如果最低运行水位确定太低(实际运行吸上水位高)。将增大工程投资,加大工程量。
        由此结合运行资料看,该系统从设计角度考虑,最低水位386.44米是处于临界高程点,没有考虑最低扬程余量或余量很小,因而产生了震动和汽蚀。
        据《泵站设计规范》GB/T50265-97中“特征水位”查知:最低扬程是泵站正常运行的下限扬程。水泵在最低扬程工况下运行,亦应保证其运行的稳定性。即不发生水泵汽蚀或机组振动。
        由此看:最低运行水位并非越高越好。



        1、段家塬三级站目前水泵运行水位高程,由图纸、运行资料调查表明:
        总干渠底高程              385.01m
        总干渠设计最低水位高程    386.64m
        总干渠水位设计高程        387.68m
        前池:设计最低水位        386.44m
        设计水位            387.48m
        水泵安装髙程        387.10m
        水泵运行时,前池运行水位标尺读数为1.1米,换算为绝对高程为386.11米。比前池设计最低水位高程(386.44米)低0.33米。段家塬四级站出水池运行水位标尺读数为0.65米,换算为绝对高程为448.43米,比出水池设计最低水位高程(448.17米)高0.26米,这时段家塬三级站水泵的净扬程为448.43-386.11=62.32米。
2、计算段家塬三级站水泵安装高程
        水泵安装高程是水泵的基准面高程。卧式水泵一般安装在进水池水面以上,其计算过程如下:
        由净扬程62.32米,相应流量下的损失h损,绘制Q-H需曲线,得:
        运行流量:Q=0.37m³/s
        通过计算,进水管道的阻力系数:S吸=S局部+S沿程
        =0.5+4.752=5.25S²/m5
        进水管路中的水头损失:h吸损=S吸Q²=5.25*0.37²=0.72m
        水泵进水口水的流速:υ1=Q/ω=0.37/3.14*0.35²/4=3.85m/s
        水泵进水口流速水头:υ1²/2g=3.85²/2*9.8=0.76m
        允许吸上真空度:HS=H吸+h吸损+υ1²/2g=l.01+0.72+0.76=2.49m
        大荔县冯村大气压力水头:H大气=p0/r=9.8m
        在工作水温下的水蒸气压力水头:P汽/r=0.43m
        运行水泵安装髙程:
        H=H运行水位+HS-10+p0/r-υ1²/2g-h吸损-P汽/r
        =386.11+2.49-10+9.8-0.76-0.72-0.43
        =386.49m    (水泵设计安装高程:387.10m)
3、阀门
        査《泵站设计规范》GB/T50265-97中第9.3.4款:离心水泵必须关闭启动。所以,出水管路上应装设操作阀门。
        由此分析认为:扬程高、管道长的泵站,安装微阻缓闭止回阀门无人为控制、操作可能。微阻缓闭止回阀门的活塞一旦状态不佳(卡死),就会造成事故,停机时机组长时间超速倒转、瞬间关阀,会形成水锤,引起爆管。
        由资料査知:水泵从事故失电至逆流开始这个阶段,液压控制止回蝶阀能以比较快的速度关阀到65°-75°而不至于造成过大的水锤压力、引起爆管。自管道出现逆流或稍后的某一时刻逆流,液压控制止回蝶阀便以缓慢的速度关闭到全关。由于阀门开始慢关时,蝶板已关到某一角度(75°)。所以,作用于水泵叶轮的压力很小,即使慢关时间较长,也不会使机组产生较大的逆转速度。同时既减少了水锤压力,也减少了机组逆转速度。所以,据段家塬三、四级站的扬程、出水管坡长的特点适合选用液压止回蝶阀。
4、真空管路及真空泵
        查《泵站设计规范》GB/T50265-97中笫9.4.22款:离心水泵抽真空充水时间不宜超过5min。
        而据《运行统计资料》表明,抽真空充水时间二台同时进行需用7-12min,若一台真空泵抽真空充水时间至少需15min,这显然是不当的。分析其原因:真空泵SZ-1型抽真空充水时间长、能力小;微阻缓闭止回阀门活塞处于卡死状态,伸出的活塞将舌板撑幵。
        结束语
        1、提高运行水位0.5米左右。具体途经是在总干渠段家源三级站进水口西50米处建节制闸二门,用以调节水泵运行水位。
        2、撤出微阻缓闭止回阀,安装液压控制止回蝶阀。这时可以实现两个阶段关阀和离心泵必须关阀启动的目的。
        3、改造真空、清水管路。提高真空泵抽真空充水能力以便在5min内完成抽真空。
参考文献:
[1]泵站设计规范(GB/T50265-97) [S] .北京 中国标准出版社,1997

 

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