羊毛灣水庫灌區泵站工程改造與運行效能探討

摘要：泵站工程是擴大實灌面積、提升灌區抗旱效益、保障農業豐收的重要支柱。文章結合實際，分析了羊毛灣水庫灌區泵站概況、存在問題，提出了實施泵站工程改造的原則、設計要求和運行增效措施。

關鍵詞：羊毛灣水庫灌區；泵站工程；工程改造；運行效能；實灌面積；抗旱效益 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV675 文章編號：1009-2374（2016）17-0116-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.056

1 泵站工程概況

羊毛灣水庫灌區位于陜西省乾縣境內，1973年建成投運，設施灌溉面積32.54萬畝，有效灌溉面積24萬畝。灌區共有抽水站75座，總裝機容量9550kW，抽水流量9.25m3/s，抽水揚程3～252m，抽灌設施面積14.03萬畝，有效面積7.2萬畝。2000～2010年，曾利用世行貸款項目，對南溝一級站，躍進一、二、三級站，漠西一、二級站進行了改造。改造內容包括機電設備、機房和管理房更新以及主干渠道設施改造，共更新機泵15臺、機房1160m2，改造輸水渠道10.6km，完成投資850萬元。開灌以來，羊毛灣水庫管理局積極加強泵站工程運營管理、機電維修，在解決灌區局部高地灌溉、增加抗旱效益方面，發揮了不可替代的重要保障作用。

2 存在問題

羊毛灣水庫灌區泵站工程大都修建于20世紀70年代，由灌區群眾投工投勞，土法上馬，完成部分土方開挖工程；基礎開挖、砂石料運輸、混凝土澆筑都是用簡單工具和人工完成，運行期間發現許多問題都屬先天不足，邊設計邊施工邊運營是其建設主要特點，遺留了不少隱患，加之多年管理運行中維修資金短缺，老化失修嚴重。主要有以下問題：

2.1 工程設計標準低，設備配套差

由于“三邊”工程特點明顯，當時經濟條件和設備制造水平不高，配套供應渠道不暢，湊合配套安裝使用的設施較多，維持著可抽可用，許多泵站運行效率差，設計也不盡合理。

2.2 各級泵站之間流量供需配套比例較低

最初工程設計流量不夠配套，加之多年運行中灌區情況發生了諸多變化，運行中靠頻繁開、停機組或閘閥壓閘進行水量大小調節，造成機組供水流量減少，效率降低，能耗增高。

2.3 設備陳舊落后，技術水平低，運行效果低

由于受當時設備材料與工藝水平限制，工程結構不盡合理，安裝精度低，設備投運后不能按設計工況正常發揮效能。

2.4 主變壓器為高耗能設備，運行效能低

鐵芯材料和截面結構均不節能，線圈又是鋁質材料，整個器身笨重，油量大，漏磁大，導磁率差，能耗高，已屬淘汰設備，雖然能維持運行，但由于損耗大而造成運行成本較高。運行中發生漏油、超溫、聲音異常、絕緣套管污閃故障較多，影響電壓調整。

2.5 所有金屬結構設備銹蝕嚴重

壓力管道、進出水閥門受水浸蝕，導致金屬結構銹蝕十分嚴重，所有啟閉設備老損，開啟失靈，止水失效已不能滿足機組檢修、運行要求，存在較大的安全隱患。

2.6 供排水系統存在較多問題

密封水、冷卻水管道銹蝕嚴重，已無法使用。排污泵運行時聲音大，振動劇烈，軸與軸承磨損較嚴重，且有潤滑油滲漏現象，水泵性能下降，經常出現故障。

2.7 多年運行中維修費投資短缺，運行故障較多

設備老化失修嚴重，許多部件已屬淘汰產品，廠家停止生產，日常維修改造找不到相應產品和配件，勉強維持生產造成泵站效能日益衰減，急需實施更新改造。

3 泵站改造設計原則

3.1 效益優先

堅持以實現泵站安全運行、節能高效、方便管理為中心，以提高農業綜合生產能力為核心，以服務灌區“三農”，保障國家糧食安全和農業可持續發展，增加農民收入，改善農業生產條件和農村生態環境為目標。

3.2 突出重點

重點關照糧果主產區和農業增產潛力大、綜合生產能力提高快的區域泵站，優先安排在灌區供水體系中地位重要、管理力量強、投資回報率較高的泵站工程改造。

3.3 統籌兼顧

綜合分析灌區上下游水利工程狀況、供水能力、用水需求、資金投入產出比等因素，突出重點，兼顧一般，制訂泵站工程整體改造規劃，逐步推進實施改造。

3.4 因站制宜

深入泵站工程現場，聽取泵站站長、技術員、老機電工的意見和建議，根據各泵站工程現狀和多年運營實際情況，針對存在問題有的放矢地制定合適的改造方案。

3.5 量力而行

根據國家資金投入和地方財力的可能，注重利用原有設施，比選優化設計方案，算好投資效益賬，講求工程投資效能，制定切實可行的改造方案和措施。

3.6 加強技術革新與應用

講求節能、環保、高效，在工程改造中積極采用新技術、新材料、新工藝，盡最大可能運用新產品、新技術，提升泵站工程改造質量和效益。

4 生產生活設施設計要求

4.1 功能與美觀標準并重

泵站主體建筑物在注重功能的前提下，外觀應充分反映泵站的特點，具有時代特征。設計應簡潔明快、外型美觀、具有特色，注重色彩配置，與周圍整體環境

協調。

4.2 泵房通風良好，實用協調

廠房參照民用建筑標準要求建設，建筑物內外色彩柔和，光線明亮，根據需要安裝鋼（鐵）門、單層雙玻塑鋼窗。注意防火、防盜，延長設施使用壽命。

4.3 供電、電信線路暢通高效

在泵站生產、生活區內，應建設可靠、有效的供電、電信、給排水系統，營造高效的工作和生活環境。

4.4 進廠道路便利，符合規定

交通布置應滿足機電設備運輸的要求，方便運行人員上下班。

4.5 設施滿足生產、生活需要

改造設計應考慮泵站生產、生活設施改善和維修，建設運行人員值班室。泵站應裝備必要的安全勞保設施、工具。泵站除配備一定的生產、生活用房外，應根據實際需要，設置倉庫、檢修間等。

5 多方加快泵站工程改造

“十二·五”期間，羊毛灣水庫管理局搶抓機遇，多方爭取省、市資金4500多萬元，先后對吳村、新陽東、新陽西抽水站進行了改造，新建了老鴨咀水庫壩后抽水站，使灌區抽水抗旱功能得到恢復和明顯增強。（1）新建老鴉嘴水庫壩后抽水站。老鴉嘴水庫系羊毛灣灌區渠庫結合工程，1970年建成，屬中型水庫。大壩校核洪水位617.40m，現狀壩高620.6m。2014年新建壩后抽水站1座，安裝水泵機組6臺，修建了主副廠房及附屬設施，增加了灌區向羊毛灣總干渠補水能力。（2）修復改造新陽東抽水站。原新陽東抽水站于1974年修建，總揚程85m，總裝機容量210kW；新陽中抽水站1975年修建，總揚程55m，總裝機容量60kW。2014年將新陽東、中抽水站合并管理進行改造。一級站控制面積1407畝，設東、西、南3條輸水渠，總長1660m，利用原有6條斗渠灌溉；二級出水池控制面積3616畝，設輸水渠1條，布設10條斗渠灌溉。（3）修復改造新陽西抽水站。該站設施灌溉面積1.25萬畝，有效面積1.08萬畝。2014年已重新進行改造。一級站有東、西2條輸水渠，總長2047m，利用原有13條斗渠灌溉，控制灌溉面積5050畝；二級蓄水池控制面積2230畝，有輸水渠1條，布設8條斗渠灌溉；三級出水池控制面積2800畝，設輸水渠1條，布設7條斗渠灌溉。（4）改建漠西吳村抽水站。該站灌溉耕地7624畝，1994～1997年1～3級抽水站相繼毀壞，造成大片農田失灌。2013年對吳村抽水站及所屬斗渠進行了改造，提高了灌區輸水保證率。

在“十三·五”期間，管理單位應繼續爭取投資，對灌區抽水站設施更新改造，進一步增強灌區抗旱能力，更好地服務促進“三農”發展。

5.1 新建臨平抽水站

臨平鎮轄17個行政村，總人口2.987萬人，耕地40261畝，抗旱關鍵時刻供水嚴重不足。應盡快建立抽水站一座，設計灌溉面積8000畝。前池設計水面高程為627.5m，池底高程625m，前池采用暗渠進水。泵房呈一字型布置，為半地下室結構，水泵采用自灌形式運行。泵房地上部分采用磚混結構，地下部分采用鋼筋混凝土結構，建筑火災危險等級為戌類，耐火等級為二級。

5.2 進一步改造石牛抽水站設施

石牛抽水站建于1972年，經多年運用，老化失修嚴重，效能衰減。2015年開始實施抽水系統改造，更換水泵機組4臺套，改造主副廠房、壓力管道、變配電設備及附屬設施，改造10kV輸電線路10km，建筑物4座，襯砌改造渠道2.076km。該抽水灌區為山坡地，地形坡降一般在1%左右，有著實施噴灌和管灌的優勢，應大力推廣農作物噴灌和果樹管灌新技術，以有效提升水資源利用效益。

6 提升泵站運行效能

6.1 選用新式性能高的水泵，保證機組安全高效運行

首先要選用合適的機泵型號，使泵站揚程能貼近機泵的高效工作揚程；其次要精心設計進水池和合理的安裝高程，使水泵運行中盡可能不產生汽蝕，零部件能抵抗汽蝕和泥沙磨蝕，提高機泵運行效率。

6.2 選用高效節能電動機

盡可能使電動機的負載率不低于額定功率的80%，保持較高的電動機效率和功率因數。

6.3 按照最佳前池水位運行

無論單級、多級抽水都應通過大量實驗數據或長期運行資料，摸索出一個最佳水位區間，供值班人員掌握落實，以提高機組抽水效率。

6.4 減少水泵運行中的容積損失

離心泵蝸殼之隔舌容易磨蝕，造成高壓水的回流，要及時采取措施修補。軸流泵葉片徑向間隙導致高壓回流，是泵容積損失的主要因素。如將葉輪外沿表面重新車削拋光，配制非標準口環，可收到較好效果。在更換動葉外殼仍然達不到預期效果時，應考慮更換葉片。

6.5 定期測定抽水機組裝置效率

即對每臺機泵的出水量Q、電動機輸入功率、輸出功率、凈揚程和總揚程進行測試，求出實際運行數值，然后有針對性地采取措施改進。

6.6 加強管道維修保養

通過運行前、停機時檢查維修，保持管道不漏氣，內面光滑，提高拍門運行中的張開角度，降低管道實際沿程和局部阻力損失，提高管道輸水效率。

6.7 推行按班組核算制度

實行泵站運行抽水量、單耗指標、安全生產分組承包，嚴明工效掛鉤和具體獎懲辦法，以夯實工作責任，激勵創先爭優，提高運行效益。

7 結語

工欲善其事，必先利其器，人利不如家具利。羊毛灣水庫灌區泵站工程的建成投運，有效地改善了乾縣農業生產和生態環境條件，改變了千年旱塬貧脊缺水的歷史，擴大了灌區實灌面積，提升了農業生產效益。但目前部分泵站設施老化，能耗高，安全性能差，灌溉效益衰減。應按照灌區發展規劃，繼續加大投資力度，全面推進灌區泵站工程改造，改進日常運營管理，有效提升灌區工程效能，造福一方民眾，為確保國家糧食安全做出應有貢獻。

參考文獻

[1] 羊毛灣水庫管理局.羊毛灣水庫灌區“十二·五”發展規劃[R].2011.

[2] 任三成.陜西灌區管理[M].西安：陜西科學技術出版社，2002.

作者簡介：周輝（1982-），男，陜西大荔人，咸陽市羊毛灣水庫管理局助理工程師，研究方向：水利工程管理。

（責任編輯：秦遜玉）