淺論東雷抽黃加西泵站更新改造設(shè)計優(yōu)化理工論文
泵站改造工程設(shè)計是對其整體構(gòu)成,材料元件使用,技術(shù)應(yīng)用再次優(yōu)化,要求對癥施治,注重創(chuàng)新。本文結(jié)合實際,分析了東雷抽黃加西泵站改造設(shè)計方案,重點介紹了在加西二級泵站總體布置不變,在維持原設(shè)計灌溉面積、流量、揚程不變的基礎(chǔ)上進行更新改造優(yōu)化措施,可供同類工程設(shè)計參考。
1.泵站概況
加西二級站位于大荔縣范家鎮(zhèn)。該泵站在總干渠35+497.21處引水,1979年建成。其中本級灌溉面積7.71萬畝。
加西二級站總設(shè)計揚程89.6m,凈揚程84.44m,設(shè)計流量3.84m3/s,總裝機功率6000KW。安裝20sh-6A離心式水泵6臺,單泵設(shè)計流量0.64m3/s,配套TD型1000kW電動機6臺,額定功率1000KW;主機組一列式布置,進水采用單機單池進水,出水采用雙機單管出流;廠內(nèi)設(shè)5t單梁橋式起重機1臺;水泵出水側(cè)配閘閥6臺;設(shè)35kV變電站一座,安裝SJL-3200/35/6型主變壓器1臺SFL1-8000 35kV/6kV型變壓器1臺,容量8000KVA。
泵站主體建筑物由進水扭面、進水閘、進水流道、前池、主副廠房、壓力管道、出水池、清水系統(tǒng)等部分組成。設(shè)置6孔進水閘1座,閘孔寬1.0m,配備5噸啟閉機6臺;流道為矩形明渠,分水角為40°,進水前池6座,直徑4.0m,設(shè)計水位341.71m。主、副廠房為人字梁磚木結(jié)構(gòu),副廠房位于主廠房左側(cè),橫向單列布。壓力管道3條,出水管直徑800mm,3條管路沿管坡埋設(shè),出水采用拍門斷流。該站于1979年興建。1999年利用續(xù)建配套節(jié)水改造項目資金對加西二級站的6臺水泵進行了更換,大修電動機4臺,更換電動機2臺,更新勵磁柜6面。
2.泵站改造設(shè)計原則
2.1.加西二級泵站總體布置不變,在維持原設(shè)計灌溉面積、流量、揚程不變的基礎(chǔ)上進行更新改造。
2.2.充分利用原有設(shè)施,根據(jù)加西二級泵站工程存在的不同病害和問題采用不同的措施進行更新改造,以減少工程投資。
2.3.對老化失修、性能落后的機電及電氣設(shè)備在重新計算復(fù)核的基礎(chǔ)上進行更新。
2.4.積極采用新設(shè)備、新技術(shù)、新材料、新工藝,解決水泵過流部件磨蝕。
2.5.以實現(xiàn)加西二級泵站安全運行、節(jié)能高效為中心,依靠科技進步,提高泵站運行的可靠性和裝置效率。
2.6.充分利用非灌溉季節(jié)進行施工,確保灌溉施工兩不誤。
2.7.增設(shè)泵站微機保護、計算機監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng),改善和提高管理科技化水平。
2.8.改善泵站運行條件,優(yōu)化泵站運行環(huán)境,降噪、降溫,使泵站管理工作達到“規(guī)范化、科學(xué)化、制度化、現(xiàn)代化”。
3.泵站更新改造設(shè)計優(yōu)化方案
3.1.主、副廠房
對主體建筑物部分進行更新改造拆除方案,因為加西二級泵站工程修建于上世紀七十年代末,受當(dāng)時經(jīng)濟、社會條件的限制,工程設(shè)計標準偏低,是一項典型的“三邊”工程。該工程經(jīng)30年運行,設(shè)施老化失修、破損嚴重。泵站主副廠房、進、出水池地基沉陷,多處裂縫;水泵過流部件磨蝕,出水量小、效率低;變壓器及高、低壓配電設(shè)備均屬國家明令淘汰產(chǎn)品,泵站能耗超標,工程效益逐年降低,影響泵站的安全運行和效益發(fā)揮。為此泵站改造設(shè)計需滿足以下條件:
3.1.1.滿足機電設(shè)備布置安裝、運行和檢修的要求;
3.1.2.滿足泵房結(jié)構(gòu)布置的要求;
3.1.3.滿足泵房通風(fēng)、采暖和采光的'要求,并符合防潮、防火、防噪聲等技術(shù)規(guī)定;
3.1.4.滿足廠內(nèi)外交通運輸要求。
3.2.泵站主體改造可行性分析
加西二級泵站地貌類型主要屬渭北黃土塬區(qū),土層深厚,土質(zhì)松散,無濕陷性,站址地基承載力80~100kpa。考慮泵站運行已有三十多年,地基沉降應(yīng)基本到位,本次設(shè)計考慮安全起見,對新建廠房地基采用1.0m厚3:7灰土墊層處理。相比之下,由于當(dāng)時設(shè)計標準低,廠房基礎(chǔ)未加處理,又受濕陷性黃土及滲漏水影響,主、副廠房地基不均勻沉降,使廠房墻體、屋面及砼結(jié)構(gòu)受到嚴重的破壞,屋面、墻體出現(xiàn)許多不規(guī)則裂縫。現(xiàn)有磚木結(jié)構(gòu)房屋已成危房。所以對加西二級泵站主副廠房為拆除重建,拆除原有主、副廠房606m2,重建主、副廠房660m2;拆除原磚木結(jié)構(gòu)廠房,在原址重建框架結(jié)構(gòu)廠房。廠房及其附近區(qū)域整體穩(wěn)定性好,無不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。主副廠房抗震烈度按Ⅷ度設(shè)防。
根據(jù)水泵主機組的布置,吊運,檢修等要求,確定主廠房尺寸(長×寬×高)為42×10×9.2m,廠房為C30鋼筋砼現(xiàn)澆框架,間隔墻、圍護墻均為370mm厚磚墻;6臺水泵主機組呈“一”列式布置,主廠房地面高程342.97m,水泵安裝高程340.54m。檢修間布置于主機組左側(cè);副廠房布置在主廠房右側(cè),室內(nèi)地面高程為343.27m;主廠房屋面梁為鋼筋混凝土 “工”字型屋面梁,屋面板為預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板,副廠房為C30現(xiàn)澆樓板,SBS防滲處理屋面;主廠房基礎(chǔ)為鋼筋砼箱式基礎(chǔ),副廠房基礎(chǔ)為砼獨立基礎(chǔ),下部設(shè)3:7灰土,厚1.0m;電纜溝、排水溝、主機組基礎(chǔ)均為C30砼現(xiàn)澆;主廠房地面為水泥砂漿,副廠房地面為800×800mm地磚地面。改造排水溝與上下交通臺階,對站區(qū)內(nèi)邊坡進行整修處理,底部邊坡采用M7.5漿砌石砌護,設(shè)置排水溝,對廠區(qū)局部>:請記住我站域名/<進行綠化。>
3.3.壓力管道
拆除原輸水管道及鎮(zhèn)墩,重新敷設(shè)輸水管道3道。平行布設(shè)。6臺機組按雙機并管出流,壓力管道采用鋼管和預(yù)應(yīng)力承插式鋼筋砼管,鋼管工作壓力1.6MPa,預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管工作壓力0.6 MPa,管徑DN800mm,管軸線長223m,其中鋼管123m,預(yù)應(yīng)力鋼筋砼管100m。管內(nèi)流速2m/s~3m/s之間;管道總長669m,鋼管用鎮(zhèn)靜鋼焊接,管件之間采用法蘭連接,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管采用承插式橡膠圈連接;鋼管管床C15混凝土,厚0.2m,底部設(shè)置450mm厚3:7灰土,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管采用M7.5漿砌石管床,厚0.3m。根據(jù)計算和實際地形,鎮(zhèn)墩沿軸線設(shè)10道,共15座鎮(zhèn)墩,鎮(zhèn)墩布設(shè)間距一般控制在40~50m。全部采用C15毛石砼現(xiàn)澆,基礎(chǔ)原土夯實后,300mm厚3:7灰土墊層。
3.4.水泵電動機組
3.4.1.水泵存在的主要問題
水泵在運行中有氣蝕、磨損的問題:泵站工程的水源為黃河水,黃河屬多泥沙河流,且砂粒粗、硬度高、多棱角。水泵長年在這種高含砂水流下運行,泵體內(nèi)腔磨損氣蝕嚴重,出現(xiàn)很深的溝槽甚至穿孔,水泵泵腔幾何形狀改變,密封環(huán)磨損嚴重,難以固定,軸承損壞頻繁,機組振動加重。
3.4.2.電動機存在的主要問題
(1)電動機絕緣老化、破損嚴重,致使安全性能下降,造成的電動機事故頻發(fā),對運行人員人身安全造成重大隱患。
(2)泵站環(huán)境潮濕,電動機定子繞組受潮嚴重,絕緣下降,運行中多次出現(xiàn)絕緣擊穿事故。
3.4.3.優(yōu)化措施
針對上述(1)、(2)所提問題優(yōu)化設(shè)計方案為選用DFSS500-6/6型臥式離心泵6臺,配套T1000-6-10kv型電機,單機抽水流量0.66m3/s,功率1000kw,泵站總抽水量3.96 m3/s,泵站總裝機功率6000kW,進行裝配改造。
3.5.高低壓配電設(shè)備
泵站原老化,淘汰的電氣設(shè)備全部更新。泵站設(shè)8000kVA主變壓器一臺,選用35/10kV級S11-M系列三相油浸自冷免維護式銅線
電力變壓器,為全國統(tǒng)一設(shè)計,電氣性能好,損耗低;站用變壓器選用SCB10型干式電力變壓器,型號為SCB10-400-10/0.4,容量400kVA,10/0.4kV,數(shù)量1臺。35kV側(cè)另配S11-M-250-35/0.4型直配變壓器,容量250kVA,35/0.4kV,數(shù)量1臺。以上變壓器均具有安全、無污染、免維護、安裝簡便、綜合運行成本低等特點。
3.6.金屬結(jié)構(gòu)
加西泵站現(xiàn)有金屬結(jié)構(gòu)經(jīng)多年運用,銹蝕破損,老化嚴重,全部需要更新改造。更新桁車1臺,進水閘門6扇,啟閉機6臺;更新出水側(cè)閘閥,排水泵;增設(shè)清污機2臺;增設(shè)電磁流量計1臺;更新輔助設(shè)備及管道等。
3.7.主要管護設(shè)施
加西二級泵站建成于1979年,站內(nèi)管護設(shè)施建設(shè)標準低,經(jīng)多年使用老化嚴重,大多無法正常發(fā)揮功能,故對站內(nèi)管護設(shè)施進行改造:拆除重建生產(chǎn)管理設(shè)施。生產(chǎn)管理設(shè)施拆除重建220m2,維護機井1眼,重建水塔一座,硬化進站道路、硬化站區(qū)地面,綠化管坡、戧臺,拆除重建站區(qū)圍墻。
3.8.計算機監(jiān)控系統(tǒng)
3.8.1.計算監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則及要求
加西二級泵站按照“先進實用,高效可靠、穩(wěn)定開放”的原則和“少人值班,無人值守”的要求,結(jié)合當(dāng)前泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀,加西二級泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用最新的計算機硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使其具備較好的先進性、可靠性、穩(wěn)定性、實用性和較長的生命周期,采用符合國際開放系統(tǒng)標準的分層分布式結(jié)構(gòu),具有相互可操作性、可擴展性及可移植性,為系統(tǒng)技術(shù)更新、功能升級留有余地。
3.8.2.計算機監(jiān)控系統(tǒng)的全要素擴展
加西泵站改造根據(jù)灌區(qū)信息化建設(shè)要求,設(shè)計建設(shè)計算機監(jiān)控系統(tǒng)擬建成一個集中管理、分散控制、各部門相互獨立,同時又具有整體統(tǒng)一性和連貫性的集行政管理、遠程和本地監(jiān)控、經(jīng)濟指標考核、信息共享、遠程通信等于一體的技術(shù)先進、性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、系統(tǒng)開放、擴展靈便和經(jīng)濟實用的管理、調(diào)度、監(jiān)控系統(tǒng)。整個泵站主要參數(shù)(泵站總流量、進出水池水位等)的監(jiān)測、水泵機組(單機流量、轉(zhuǎn)速、水泵進出口壓力、軸承溫度等)和輔助設(shè)備(供水、排水、真空泵、閘門、閘閥、撈草機等)的監(jiān)控、主要電氣設(shè)備(電動機、主變、廠用變、直流電源、PT等)的微機保護、工程安全視頻監(jiān)視等將融為一體,整個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)分層分布式獨立運行。
加西二級站自動化監(jiān)控系統(tǒng)以PLC系統(tǒng)為核心,根據(jù)不同設(shè)備的控制特點,將需要監(jiān)控的參數(shù)分別通過PLC系統(tǒng)I/O模塊、微機保護裝置、直流電源控制器等智能設(shè)備采集并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后,匯總至PLC系統(tǒng);PLC系統(tǒng)再通過通信系統(tǒng),將數(shù)據(jù)送至泵站網(wǎng)絡(luò)層監(jiān)控工作站;監(jiān)控工作站通過監(jiān)控組態(tài)軟件,實時對泵站機電設(shè)備進行監(jiān)控。
按照加西二級站的規(guī)模,為達到安全可靠、先進實用、經(jīng)濟合理的目的,選用分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu),分為網(wǎng)絡(luò)層、控制層和設(shè)備層。泵站網(wǎng)絡(luò)層與控制層之間采用PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)通訊模式,通過100Mbps工業(yè)以太網(wǎng)進行連接。加西二級泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)兼顧計算機監(jiān)控、視頻監(jiān)視兩大功能,形成完整的泵站主要參數(shù)監(jiān)測、水泵機組和輔助設(shè)備監(jiān)控、主要電氣設(shè)備的微機保護、工程安全視頻監(jiān)視等融為一體的系統(tǒng),既可在泵站實現(xiàn)集中站控和現(xiàn)地監(jiān)控,又可在管理局中心、管理總站分中心實現(xiàn)遠程遙控。使更新改造后泵站實現(xiàn)微機自動控制。
4. 結(jié)語
泵站改造工程設(shè)計是其對整體構(gòu)成、材料原件使用、技術(shù)應(yīng)用再次優(yōu)化,運用現(xiàn)代新材料、新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備完成泵站改造工程,達到功能齊全、技術(shù)先進、布局合理,是工程設(shè)計科學(xué)化、設(shè)備現(xiàn)代化、運行自動化;以現(xiàn)代化技術(shù)標準實現(xiàn)計算機監(jiān)控。自動化系統(tǒng)功能齊全,技術(shù)先進、安全可靠、經(jīng)濟合理、管理方便。
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