浅论东雷抽黄加西泵站更新改造设计优化理工论文
泵站改造工程设计是对其整体构成,材料元件使用,技术应用再次优化,要求对症施治,注重创新。本文结合实际,分析了东雷抽黄加西泵站改造设计方案,重点介绍了在加西二级泵站总体布置不变,在维持原设计灌溉面积、流量、扬程不变的基础上进行更新改造优化措施,可供同类工程设计参考。
1.泵站概况
加西二级站位于大荔县范家镇。该泵站在总干渠35+497.21处引水,1979年建成。其中本级灌溉面积7.71万亩。
加西二级站总设计扬程89.6m,净扬程84.44m,设计流量3.84m3/s,总装机功率6000KW。安装20sh-6A离心式水泵6台,单泵设计流量0.64m3/s,配套TD型1000kW电动机6台,额定功率1000KW;主机组一列式布置,进水采用单机单池进水,出水采用双机单管出流;厂内设5t单梁桥式起重机1台;水泵出水侧配闸阀6台;设35kV变电站一座,安装SJL-3200/35/6型主变压器1台SFL1-8000 35kV/6kV型变压器1台,容量8000KVA。
泵站主体建筑物由进水扭面、进水闸、进水流道、前池、主副厂房、压力管道、出水池、清水系统等部分组成。设置6孔进水闸1座,闸孔宽1.0m,配备5吨启闭机6台;流道为矩形明渠,分水角为40°,进水前池6座,直径4.0m,设计水位341.71m。主、副厂房为人字梁砖木结构,副厂房位于主厂房左侧,横向单列布。压力管道3条,出水管直径800mm,3条管路沿管坡埋设,出水采用拍门断流。该站于1979年兴建。1999年利用续建配套节水改造项目资金对加西二级站的6台水泵进行了更换,大修电动机4台,更换电动机2台,更新励磁柜6面。
2.泵站改造设计原则
2.1.加西二级泵站总体布置不变,在维持原设计灌溉面积、流量、扬程不变的基础上进行更新改造。
2.2.充分利用原有设施,根据加西二级泵站工程存在的不同病害和问题采用不同的措施进行更新改造,以减少工程投资。
2.3.对老化失修、性能落后的机电及电气设备在重新计算复核的基础上进行更新。
2.4.积极采用新设备、新技术、新材料、新工艺,解决水泵过流部件磨蚀。
2.5.以实现加西二级泵站安全运行、节能高效为中心,依靠科技进步,提高泵站运行的可靠性和装置效率。
2.6.充分利用非灌溉季节进行施工,确保灌溉施工两不误。
2.7.增设泵站微机保护、计算机监控系统和视频监视系统,改善和提高管理科技化水平。
2.8.改善泵站运行条件,优化泵站运行环境,降噪、降温,使泵站管理工作达到“规范化、科学化、制度化、现代化”。
3.泵站更新改造设计优化方案
3.1.主、副厂房
对主体建筑物部分进行更新改造拆除方案,因为加西二级泵站工程修建于上世纪七十年代末,受当时经济、社会条件的限制,工程设计标准偏低,是一项典型的“三边”工程。该工程经30年运行,设施老化失修、破损严重。泵站主副厂房、进、出水池地基沉陷,多处裂缝;水泵过流部件磨蚀,出水量小、效率低;变压器及高、低压配电设备均属国家明令淘汰产品,泵站能耗超标,工程效益逐年降低,影响泵站的安全运行和效益发挥。为此泵站改造设计需满足以下条件:
3.1.1.满足机电设备布置安装、运行和检修的要求;
3.1.2.满足泵房结构布置的要求;
3.1.3.满足泵房通风、采暖和采光的'要求,并符合防潮、防火、防噪声等技术规定;
3.1.4.满足厂内外交通运输要求。
3.2.泵站主体改造可行性分析
加西二级泵站地貌类型主要属渭北黄土塬区,土层深厚,土质松散,无湿陷性,站址地基承载力80~100kpa。考虑泵站运行已有三十多年,地基沉降应基本到位,本次设计考虑安全起见,对新建厂房地基采用1.0m厚3:7灰土垫层处理。相比之下,由于当时设计标准低,厂房基础未加处理,又受湿陷性黄土及渗漏水影响,主、副厂房地基不均匀沉降,使厂房墙体、屋面及砼结构受到严重的破坏,屋面、墙体出现许多不规则裂缝。现有砖木结构房屋已成危房。所以对加西二级泵站主副厂房为拆除重建,拆除原有主、副厂房606m2,重建主、副厂房660m2;拆除原砖木结构厂房,在原址重建框架结构厂房。厂房及其附近区域整体稳定性好,无不良物理地质现象。主副厂房抗震烈度按Ⅷ度设防。
根据水泵主机组的布置,吊运,检修等要求,确定主厂房尺寸(长×宽×高)为42×10×9.2m,厂房为C30钢筋砼现浇框架,间隔墙、围护墙均为370mm厚砖墙;6台水泵主机组呈“一”列式布置,主厂房地面高程342.97m,水泵安装高程340.54m。检修间布置于主机组左侧;副厂房布置在主厂房右侧,室内地面高程为343.27m;主厂房屋面梁为钢筋混凝土 “工”字型屋面梁,屋面板为预应力混凝土屋面板,副厂房为C30现浇楼板,SBS防渗处理屋面;主厂房基础为钢筋砼箱式基础,副厂房基础为砼独立基础,下部设3:7灰土,厚1.0m;电缆沟、排水沟、主机组基础均为C30砼现浇;主厂房地面为水泥砂浆,副厂房地面为800×800mm地砖地面。改造排水沟与上下交通台阶,对站区内边坡进行整修处理,底部边坡采用M7.5浆砌石砌护,设置排水沟,对厂区局部>:请记住我站域名/<进行绿化。>
3.3.压力管道
拆除原输水管道及镇墩,重新敷设输水管道3道。平行布设。6台机组按双机并管出流,压力管道采用钢管和预应力承插式钢筋砼管,钢管工作压力1.6MPa,预应力钢筋砼管工作压力0.6 MPa,管径DN800mm,管轴线长223m,其中钢管123m,预应力钢筋砼管100m。管内流速2m/s~3m/s之间;管道总长669m,钢管用镇静钢焊接,管件之间采用法兰连接,预应力钢筋混凝土管采用承插式橡胶圈连接;钢管管床C15混凝土,厚0.2m,底部设置450mm厚3:7灰土,预应力钢筋混凝土管采用M7.5浆砌石管床,厚0.3m。根据计算和实际地形,镇墩沿轴线设10道,共15座镇墩,镇墩布设间距一般控制在40~50m。全部采用C15毛石砼现浇,基础原土夯实后,300mm厚3:7灰土垫层。
3.4.水泵电动机组
3.4.1.水泵存在的主要问题
水泵在运行中有气蚀、磨损的问题:泵站工程的水源为黄河水,黄河属多泥沙河流,且砂粒粗、硬度高、多棱角。水泵长年在这种高含砂水流下运行,泵体内腔磨损气蚀严重,出现很深的沟槽甚至穿孔,水泵泵腔几何形状改变,密封环磨损严重,难以固定,轴承损坏频繁,机组振动加重。
3.4.2.电动机存在的主要问题
(1)电动机绝缘老化、破损严重,致使安全性能下降,造成的电动机事故频发,对运行人员人身安全造成重大隐患。
(2)泵站环境潮湿,电动机定子绕组受潮严重,绝缘下降,运行中多次出现绝缘击穿事故。
3.4.3.优化措施
针对上述(1)、(2)所提问题优化设计方案为选用DFSS500-6/6型卧式离心泵6台,配套T1000-6-10kv型电机,单机抽水流量0.66m3/s,功率1000kw,泵站总抽水量3.96 m3/s,泵站总装机功率6000kW,进行装配改造。
3.5.高低压配电设备
泵站原老化,淘汰的电气设备全部更新。泵站设8000kVA主变压器一台,选用35/10kV级S11-M系列三相油浸自冷免维护式铜线
电力变压器,为全国统一设计,电气性能好,损耗低;站用变压器选用SCB10型干式电力变压器,型号为SCB10-400-10/0.4,容量400kVA,10/0.4kV,数量1台。35kV侧另配S11-M-250-35/0.4型直配变压器,容量250kVA,35/0.4kV,数量1台。以上变压器均具有安全、无污染、免维护、安装简便、综合运行成本低等特点。
3.6.金属结构
加西泵站现有金属结构经多年运用,锈蚀破损,老化严重,全部需要更新改造。更新桁车1台,进水闸门6扇,启闭机6台;更新出水侧闸阀,排水泵;增设清污机2台;增设电磁流量计1台;更新辅助设备及管道等。
3.7.主要管护设施
加西二级泵站建成于1979年,站内管护设施建设标准低,经多年使用老化严重,大多无法正常发挥功能,故对站内管护设施进行改造:拆除重建生产管理设施。生产管理设施拆除重建220m2,维护机井1眼,重建水塔一座,硬化进站道路、硬化站区地面,绿化管坡、戗台,拆除重建站区围墙。
3.8.计算机监控系统
3.8.1.计算监控系统设计原则及要求
加西二级泵站按照“先进实用,高效可靠、稳定开放”的原则和“少人值班,无人值守”的要求,结合当前泵站计算机监控系统的发展现状,加西二级泵站计算机监控系统采用最新的计算机硬件、软件及网络技术,使其具备较好的先进性、可靠性、稳定性、实用性和较长的生命周期,采用符合国际开放系统标准的分层分布式结构,具有相互可操作性、可扩展性及可移植性,为系统技术更新、功能升级留有余地。
3.8.2.计算机监控系统的全要素扩展
加西泵站改造根据灌区信息化建设要求,设计建设计算机监控系统拟建成一个集中管理、分散控制、各部门相互独立,同时又具有整体统一性和连贯性的集行政管理、远程和本地监控、经济指标考核、信息共享、远程通信等于一体的技术先进、性能稳定、质量可靠、系统开放、扩展灵便和经济实用的管理、调度、监控系统。整个泵站主要参数(泵站总流量、进出水池水位等)的监测、水泵机组(单机流量、转速、水泵进出口压力、轴承温度等)和辅助设备(供水、排水、真空泵、闸门、闸阀、捞草机等)的监控、主要电气设备(电动机、主变、厂用变、直流电源、PT等)的微机保护、工程安全视频监视等将融为一体,整个系统能够实现分层分布式独立运行。
加西二级站自动化监控系统以PLC系统为核心,根据不同设备的控制特点,将需要监控的参数分别通过PLC系统I/O模块、微机保护装置、直流电源控制器等智能设备采集并转换为数字信号后,汇总至PLC系统;PLC系统再通过通信系统,将数据送至泵站网络层监控工作站;监控工作站通过监控组态软件,实时对泵站机电设备进行监控。
按照加西二级站的规模,为达到安全可靠、先进实用、经济合理的目的,选用分层分布式计算机监控系统结构,分为网络层、控制层和设备层。泵站网络层与控制层之间采用PROFIBUS 网络通讯模式,通过100Mbps工业以太网进行连接。加西二级泵站计算机监控系统兼顾计算机监控、视频监视两大功能,形成完整的泵站主要参数监测、水泵机组和辅助设备监控、主要电气设备的微机保护、工程安全视频监视等融为一体的系统,既可在泵站实现集中站控和现地监控,又可在管理局中心、管理总站分中心实现远程遥控。使更新改造后泵站实现微机自动控制。
4. 结语
泵站改造工程设计是其对整体构成、材料原件使用、技术应用再次优化,运用现代新材料、新工艺、新技术、新设备完成泵站改造工程,达到功能齐全、技术先进、布局合理,是工程设计科学化、设备现代化、运行自动化;以现代化技术标准实现计算机监控。自动化系统功能齐全,技术先进、安全可靠、经济合理、管理方便。
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