如皋市焦港泵站組設(shè)計技術(shù)淺析

張偉進(jìn) 王 寧

大、中型泵站在抗洪、排澇、灌溉、調(diào)水以及城鄉(xiāng)供水、工業(yè)供水、航運(yùn)和改善生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮著極為重要的作用。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一大批大、中型泵站投入運(yùn)行，泵站的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性的要求也越來越高。而泵站機(jī)組是泵站的關(guān)鍵設(shè)備，泵站機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)直接影響泵站的安全運(yùn)行。本文以江蘇省如皋市焦港泵站工程潛水臥式貫流泵為研究對象，研究泵站機(jī)組設(shè)計中采用的行星齒輪減速機(jī)構(gòu)、高壓干式移磁無級調(diào)壓軟啟動、智能遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)（MRO系統(tǒng)）新技術(shù)。

一、工程概況

焦港泵站設(shè)計抽水流量為50m3/s，共安裝5臺潛水貫流泵機(jī)組，主要任務(wù)是抽引長江水確保內(nèi)河水位穩(wěn)定。泵站年運(yùn)行約2490h左右，屬于長期運(yùn)行的大型潛水貫流泵機(jī)組，在國內(nèi)類似項目較少，對設(shè)備性能（包括噪音值、機(jī)組振動等）和材質(zhì)要求非常高。

二、行星齒輪變速潛水軸流泵

焦港泵站設(shè)計抽排流量為50.0m3/s，經(jīng)方案比較分析，泵站裝機(jī)采用潛水臥式貫流泵方案，共安裝5臺2000GZBW-10/1.635-500kW/10kV 型大型帶行星齒輪變速潛水貫流泵，電壓等級10kV，單機(jī)功率500kW。潛水貫流泵性能曲線如圖1。

潛水泵配套合肥恒大江海泵業(yè)股份有限公司（原合肥電機(jī)廠）自主設(shè)計生產(chǎn)的YQGN850-8-500kW型潛水干式電機(jī)，電機(jī)設(shè)計效率92.1%，額定轉(zhuǎn)速990r/min。焦港泵站安裝示意圖如圖2。

該大型潛水貫流泵具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）采用國內(nèi)先進(jìn)的水力模型。根據(jù)焦港泵站設(shè)計參數(shù)要求，選取的水力模型為水利部南水北調(diào)工程天津同臺測試的“TJ04-ZL-07” 模型，模型經(jīng)轉(zhuǎn)換設(shè)計成為實(shí)型泵，其水泵性能曲線的揚(yáng)程范圍與泵站揚(yáng)程范圍吻合，且高效區(qū)間寬廣，最高效率達(dá)85.4%以上。（2）采用行星齒輪變速傳動設(shè)計。焦港泵站設(shè)計采用行星齒輪潛水電泵，將電動機(jī)的外徑從1600mm縮小到1050mm，重量從12.4t減少到4.7t，電泵機(jī)組的總重量從30.5t減少到21.8t，功率因數(shù)從0.54提高到0.86以上，燈泡比從0.80減至0.53，導(dǎo)葉的擴(kuò)散角由22°減少到13°，有效減少電機(jī)對水流的阻礙，裝置效率提高了約3%，出水量增加5%，從而成功地解決了大口徑潛水泵配套大功率電機(jī)的技術(shù)難題。

三、高壓干式移磁無級調(diào)壓軟啟動新技術(shù)

圖1 潛水貫流泵性能曲線圖

圖2 焦港泵站安裝示意圖

在設(shè)計中，高電壓機(jī)組的軟啟動是一個難點(diǎn)問題。傳統(tǒng)電機(jī)軟啟動有液阻式、晶閘管式等。此次設(shè)計采用高壓干式移磁無級調(diào)壓軟啟動新技術(shù)，該技術(shù)由水利部科技推廣中心進(jìn)行推廣，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）將開關(guān)柜、運(yùn)行旁路柜和啟動柜三合一。一體化設(shè)計，體積小，是同等高壓軟啟動器體積的30%～40%，安裝方便、節(jié)約空間。（2）免維護(hù)設(shè)計。投入使用后無需其他維護(hù)，可以節(jié)約大量的維護(hù)費(fèi)用與消耗。（3）保持了工頻電網(wǎng)的正弦波，無諧波污染。避免對電動機(jī)的損壞，延長了設(shè)備機(jī)械部件的使用壽命，降低對電網(wǎng)的沖擊。（4）不受使用環(huán)境溫度與地理位置的影響，適用于各種苛刻的環(huán)境條件，抗干擾性強(qiáng)，不怕雷擊。（5）節(jié)能效果好，由于通過改變電感的感抗來調(diào)壓，無有功功率消耗，耗能極小。（6）安全性高，過載能力強(qiáng)，控制參數(shù)及曲線調(diào)整范圍大。（7）可以頻繁啟動。

四、綜合自動化控制系統(tǒng)

與傳統(tǒng)泵站相比，焦港泵站采用智能遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)（MRO系統(tǒng)），總體結(jié)構(gòu)采用B/S結(jié)構(gòu)，通過云端服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，各泵站及各級監(jiān)控（服務(wù)）中心、服務(wù)工程師、手機(jī)APP等均通過云端與系統(tǒng)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，測量反饋數(shù)據(jù)包括機(jī)組測溫、機(jī)組絕緣檢測、機(jī)組轉(zhuǎn)速、運(yùn)行功率、內(nèi)外江水位、集水井水位等。

五、結(jié)論

如皋焦港泵站機(jī)組設(shè)計安裝5臺2000GZBW-10/1.635-500kW/10kV潛水貫流泵，此次設(shè)計采用行星齒輪減速機(jī)構(gòu)、高壓干式移磁無級調(diào)壓軟啟動、智能遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)（MRO系統(tǒng)）等新技術(shù)，具有可靠性、先進(jìn)性、高效性、經(jīng)濟(jì)性和適用性，可為同類工程提供參考■