山西万家寨引黄入晋变频应用特点汇总
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长距离引水工程施工控制网的布设山西省万家寨引黄工程管理局 白玉春摘 要 引黄入晋工程线路长、扬程高,地球曲率和海拨高程投影变形误差很大。
将全线路分成7个投影带和7个投影高程面,使投影误差趋近于零;采用辐射投影公式将数百公里在海拔为零的高斯面上的设计元素和GP S成果提升到建筑物平面,保证了施工质量。
关键词 施工控制网 高斯平面 辐射投影 引黄入晋工程 万家寨引黄入晋工程是隧洞、泵站、渡槽等建筑物紧密衔接组成有数百公里长的带状混凝土引水工程,整体性很强,为此施工控制网必须保证长隧洞的贯通和混凝土建筑群轮廓点放样的精度要求。
我们严格技术要求,采用优良的测绘仪器和严密的平差计算方法,获得了高精度的控制成果。
1.引水工程施工控制GPS网的布设及精度1.1施工控制网的布网方案(1)一级布网方案:将GP S点布设于隧洞洞口和水工建筑物附近,直接用于施工定线放样。
(2)二级布网方案:首级GPS网,下设施工定线网(可用常规的测角测距的方法进行加密布网)。
1.2GPS布网形式可根据GPS接收机的数量,采用不同的布点观测图形,如三台接收机观测,可用三边形单跳式复测边传递;如有四台接收机观测,可用大地四边形蛙跳式复测边传递(具体布点勿须考虑网点均匀和边的长短)。
上述布网形式遵循了网中每个点至少独立设站两次的基本原则。
外业成果质量可用4种方法进行检查;同步环闭合差检查,复测基线较差检查,异步环闭合差检查和与地面电磁波测距边的较差检查。
1.3引水工程GPS网测量的精度高精度的GPS点观测采用传统静态作业模式,用约束条件较多的相位差定位,即利用多台GPS接收机对4~5颗卫星同时观测组成双差方程组,求解未知基线坐标增量和整周模糊度。
通过万家寨引黄工程测量和实践证明,用WI LD200GPS双频接收机采用静态定位模式观测5颗卫星观测时间为均能达到5+基线精度,满足了隧洞开挖对洞外控制点纵横向相对中误差的要求,也满足了对混凝土建筑物轮廓点放样平面位置中误差±20~30mm 的要求,以WILD200GP S接收机测边,按标称精度算得m基与隧洞相向开挖对洞外控制点纵横向相对中误差的较差(表1),可说明引水工程与GPS网的精度关系问题。
引黄入晋:山西实现转型跨越的水资源保障工程——山西省
万家寨引黄工程管理局
鞠克光;李佳丽
【期刊名称】《水利发展研究》
【年(卷),期】2011(11)5
【摘要】引黄入晋工程是缓解山西水资源紧缺的一项国家重点工程。
工程从位于山西省西北部的万家寨水利枢纽取水,输水线路总长约441.8km,由总干线、南干线、联接段和北干线组成。
设计年引水量为12亿m^3。
【总页数】2页(PI0010-I0011)
【关键词】万家寨引黄工程;引黄入晋工程;山西;水资源保障;管理局;万家寨水利枢纽;水资源紧缺;总干线
【作者】鞠克光;李佳丽
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TV67
【相关文献】
1.引黄入晋世纪伟业水利建设再建奇功——记山西省万家寨引黄工程管理局 [J],
2.山西省万家寨引黄入晋一期工程重视工程沿线环境治理和保护 [J], 王新义
3.山西省万家寨引黄入晋北干线工程平鲁地下泵站水泵抗泥沙磨蚀设计 [J], 杨旭
4.山西省人民政府办公厅关于印发山西省万家寨引黄工程管理局主要职责内设机构
和人员编制规定的通知 [J], 无;
5.凿山振河海福泽千载后——引黄工程管理局引黄入晋服务社会为山西转型跨越发展做出积极贡献 [J], 无
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太原市呼延水厂二期工程施工成本管理的分析与探讨根据万家寨引黄工程及太原市呼延水厂二期工程的内容及特点,分析与探讨了二期工程中成本管理的基本原则和具体内容。
标签:万家寨引黄工程;太原市呼延水厂;项目成本管理1.工程背景1.1万家寨引黄工程简介万家寨引黄工程是山西省2002年建成的大型调水工程,总投资103亿元,以其扬程高、隧道长、埋深大、地质地形复杂、科技含量高被国内外专家誉为“具有挑战性的、激动人心的、世界级跨流域引水工程”。
万家寨引黄一期工程从万家寨水利枢纽取水,向南渡过偏关河穿越管涔山脉,沿途经泵站五级提升636米高扬程后,到达宁武头马营汇入汾河。
滔滔的黄河水穿越160公里隧道、81公里汾河自然河道、43.2公里PCCP输水管道,途经偏关、神池、宁武、静乐、古交等“四县一市”近290余公里,引至汾河一库进行混合,再经取水塔,由管道和隧道重力输送至呼延水厂。
1.2太原市呼延水厂二期工程建设背景太原市是山西省的省会城市,是山西能源重化工基地,但水资源十分缺乏,目前全市人均拥有水资源量仅为173m3,为全国人均拥有量的1/12,是我国水资源极为匮乏的城市之一,长期以来给水供需矛盾十分突出。
为解决太原市缺水情况,1998年开工建设的引黄入晋工程配套工程——黄河水源太原市给水工程规划设计总投资23.07亿元,建设规模为日供水80万立方米,一期工程投资13.85亿元,建设规模日供水40万立方米。
主要建设项目包括净水厂一座(即呼延水厂),DN300—2200mm输配水管线103余公里,水质监测调度指挥中心大楼一座及供水加压站等相关配套设施。
水厂于2003年10月底正式投产,并入城市供水管网,共完成投资11.39亿元。
根据太原市“南移西进,北展东扩”的总体发展规划,随着供水范围不断扩大,呼延水厂二期工程已经开始筹备建设,而呼延水厂二期工程的建设,将完善黄河水源城市供水系统,使太原市城市安全供水体系得以加强。
万家寨水电站万家寨水电站位于中国山西省偏关县和内蒙古自治区准格尔旗接界处的黄河干流上,距山西省大同市200km。
工程主要目的是发电和供水。
混凝土重力坝,最大坝高105m,水库总库容8.98亿m3,电站总装机容量108万kW,多年平均发电量27.5亿kW·h。
每年向山西、内蒙古供水14亿m3。
1994年11月开工,1995年12月截流,1998年11月第一台机组发电。
坝址河谷呈"U"形,谷深壁陡,岸坡高100m以上,谷宽约430m,常水位水面宽200m。
河床覆盖层厚0~2m,主河床水面下基岩裸露。
坝址两岸为寒武系灰岩、白云岩、泥灰岩及页岩,岩性致密坚硬,无较大断层,岩溶发育,但规模不大,互不连通。
地震基本烈度6度。
坝址控制流域面积39.5万km2,多年平均流量790m3/s,多年平均径流量249亿m3,多年平均输沙量1.49亿t,平均含沙量7.76kg/m3。
千年一遇设计洪水流量16500m3/s,万年一遇校核洪水流量21200m3/s。
正常蓄水位977m,最高蓄水位980m,有效库容4.45亿m3。
由拦河坝、泄水建筑物、引水建筑物、坝后厂房及开关站等组成。
拦河坝坝顶高程982m,坝顶长443m,顶宽21m,上游坡1∶0.15,下游坡1∶0.7。
体积150万m3大坝在915m高程以下河床坝段横缝灌浆连成整体,岸坡坝段分别在948和940m 高程以下连成整体,以使个别坝段由于层间剪切带和泥化夹层相对集中时,借助相邻坝段的帮助,提高抗滑稳定性。
泄水建筑物共设有8个底孔,4个中孔,1个表孔,5个排沙孔。
底孔为压力短管式无压坝身泄水孔,布置在河床左侧5~8号坝段,每坝段2孔,孔口尺寸4m×6m,进口底坎高程915m,用弧形门操作,主要用于调水调沙,水库冲淤。
末端用挑流消能。
库水位970m时,总泄量5271m3/s。
中孔为压力短管式无压坝身泄水孔,布置在河床中部9号和10号坝段,每坝段2孔,孔口尺寸4m×8m,进口底坎高程946m,用平板门操作,主要用于泄洪排沙和排漂。
变频器在引黄入晋工程中的应用
概述
引黄入晋工程位于山西西北部,从黄河干流的万家寨水库取水,分别向太原、大同和朔州三个能源基地供水,由总干线、南干线、联接段和北干线四部分组成,设计年引水12亿立方米。
引水线路总长449.8公里,工程分期实施:一期工程经总干线、南干线及联接段实现向太原年引水3.2亿立方米;二期工程经总干线、北干线向朔州、大同年引水5.6亿立方米和最终实现向太原年引水6.4亿立方米。
引黄入晋是从根本上解决山西水资源短缺的大型跨流域调水工程,是促进经济社会可持续发展、改善生态环境和提高人民群众生活水平的重大战略工程,寄托着山西人民千百年的夙愿,凝聚了几代人不息的奋斗与追求。
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一、变频应用介绍
平鲁地下泵站位于大梁水库右岸山体中,在工程运行期将水自1#隧洞抽入大梁水库储存,用以提高水位。
泵站安装5台卧式水泵电动机组,其驱动电动机,单台功率为l800kW,全部采用变频调速运行方式,变频器参数如下图。
变频器参数示意图
变频器位置摆放示意图
平鲁泵站示意图
二、变频运行情况
交流电机变频调速技术是一项业已广泛应用的节能技术。
由于电子技术的飞速发展,变频器的性能有了极大提高,它可以实现控制设备软启软停,不仅可以降低设备故障率,还可以大幅减少电耗,确保系统安全、稳定、长周期运行。
变频器从2010年投入使用,根据水库水位及干线用水情况,可以任意启停1至5号水泵,形成恒压供水系统,并且启、停泵过
程中对厂用电无任何冲击,电机及水泵损耗也很小。
平鲁泵站区域运行监视图
变频调速技术在给水泵站上应用,成功地解决了能耗和污染的两大难题。
用水的多少是
经常变动的,因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。
而用水和供水之间的不平衡集中反
映在供水的压力上,即用水多而供水少,则压力低;用水少而供水多,则压力大。
保持供水
压力的恒定,可使供水和用水之间保持平确保系统安全、稳定、长周期运行。
即用水多时供
水也多,用水少时供水也少,从而提高了供水的质量。
随着电力技术的发展,变频调速技术的日臻完善,以变频调速为核心的智能供水控制系
统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备,起动平稳,起动电流可限制在额定电流以内,从而避免了起动时对电网的冲击;由于泵的平均转速降低了,从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命;可以消除起动和停机时的水锤效应。
其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能,将使供水实现节水、节电、节省人力,最终达到高效率的运行目的。
平鲁泵站电气量监视总图
平鲁泵站变频器监视图
平鲁泵站的站控级计算机监控系统纳入全线自动化系统。
泵站综合自动化按“无人值班、少人值守”的原则设计,泵组可通过计算机网络接受上级的调度指令进行启、停、变速运行等工况转换。
因泵站水泵电机布置在地下厂房,而变频器布置在地上变频室,考虑到联络的可靠和快速性,泵站LCU设置了本地柜1-5LCU及泵站LCU远程I/O 1-5LCU。
泵组LCU 与泵站以太网交换机相连接,实现与北干计算机监控系统的通信,并完整泵组的所有控制流程。
变频运行参数图
三、控制原理
1、交流电机变频调速原理
交流电机转速特性:n=60f(1-s)/p,其中n 为电机转速,f为交流电频率,s 为转差率,p为极对数。
电机选定之后s 、p则为定值,电机转速n和交流电频率f 成正比,使用变频器来改变交流电频率,即可实现对电机变频无级调速。
2、根据离心泵的负载工作原理可知:
流量与转速成正比:Q∝N
转矩与转速的平方成正比:T∝N2
功率与转速的三次方成正比:P∝N3
而且变频调速自身的能量损耗极低,在各种转速下变频器输入功率几乎等于电机轴功率,由此可知在使用变频调速技术供水时,系统中流量变化与功率的关系:P变=N3P额=Q3P额
采用出口阀控制流量的方式,电机在工频运行时,系统中流量变化与功率的关系:P阀=(0.4+0.6Q)P额
其中,P为功率
N为转速
Q为流量
例如设定当前流量为水泵额定流量的60%,则采用变频调速时P变=Q3P额=0.216P额,而采用阀门控制时P阀=(0.4+0.6Q)P额=0.76P额,节电=(P阀-P变)/P阀*100%=71.6%。
流量% 100 90 80 70 60 50
节电率% 0 22.5 41.8 61.5 71.6 82.1
四、使用变频的特点
1、使用变频供水系统的最显著优点就是节约电能,节能量通常在10-40%。
从单台水泵的节能来看,流量越小,节能量越大。
优化的节能控制软件,使水泵实现最大限度地节能运行;
2、控制灵活:分段供水,定时供水,手自动任意选择工作方式。
3、自我保护功能完善:变频供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、低液位保护、主泵定时轮换控制、密码设定等功能,功能完善,全自动控制,自动运行,泵房不设岗位,只需派人定期检查、保养如某台泵出现故障,主动向上位机发出报警信息,同时启动备用泵,以维持供水平衡。
万一自控系统出现故障,用户可以直接操作手动系统,以保护供水。
4、延长设备寿命、保护电网稳定;使用变频器后,机泵的转速不再是长期维持额定转速运行,减少了机械磨损,降低了机泵故障率,而且主泵定时轮换控制功能自动定时轮换主泵运行,保证各泵磨损均匀且不锈死,延长了机泵使用寿命。
变频器的无级调速运行,实现了机泵软启动,避免了电机开停时的大电流对电机线圈和电网的冲击,消除了水泵的水锤效应。