提高高扬程泵站装置效率的途径与对策

提高高扬程泵站装置效率的途径与对策 摘要:简要分析了影响高扬程泵站装置效率的原因,从设备选型、检(维)修管理、运行管理、调度管理等方面提出了提高装置效率的途径对策,有利于高扬程泵站技术经济管理。

关键词:高扬程泵站;装置效率;节能降耗;对策措施;景电工程

1前言 我国西部地区干旱少雨,农业灌溉用水主要依靠引黄工程完成。扬程高,流量大,泵站多,机组运行时间长,耗能大是这些工程的基本特征,为了保障灌区用水需求,推动灌区可持续发展和社会主义新农村建设,每个灌溉周期将消耗大量电能用于水泵机组运转上水,泵站的科学管理在灌区管理中居于决定性地位,降低能源单耗,提高装置效率,降低提水成本则是其中一个重要内容,因此,用科学的方法,研究分析影响泵站节能运行的原因,寻求节能降耗的途径与对策,对于强化工程技术经济管理,提高经济效益具有非常重要的现实意义。

2影响泵站装置效率的原因分析 2.1 设备选型 2.1.1水泵的选型水泵选型时,为了满足泵站水泵装置特性需求,选用了切削调节的水泵,通过改变叶轮直径达到调节水泵的流量和扬程的目的,致使水泵效率大幅下降。或者选用了额定扬程和额定流量接近装置扬程和流量的水泵,致使水泵实际运行工况点偏离了额定点,严重时偏离了高效区,致使水泵效率大幅下降。由于水泵内流态的改变,水力冲击的作用还加剧了水泵流道的汽蚀磨蚀,缩短了水泵的使用寿命。运行很不经济。

2.1.2电动机的选型选用了异步电动机,致使电网功率因数下降,无功损耗增加。未选用节能型电动机,电动机效率相对较低。

2.1.3出水阀门的选型选用了逆止阀,缓闭止回阀等流阻系数较大的阀门,水头损失增大。 2.1.4出水池选用了自由式拍门,流阻系数相比较大,水头损失增大。 2.2运行管理方面 2.2.1水泵性能下降问题泵站投入运行后,随着运行时间的累加,黄河含泥沙水质对水泵过流部件表面的磨蚀、汽蚀、锈蚀以及电化学腐蚀等综合作用,改变了流道水力形线,降低了表面精度,水泵密封环间隙变大,泵的出水量随之减小,导致泵运行效率下降。

2.2.2阀门回水问题一些泵站出水阀门阀板密封副冲蚀损坏,密封失效,致使并联机组在单机运行时发生回水现象,随着时间的延长,阀板密封冲蚀损坏越来越严重,回水量逐渐增大,造成泵站装置效率下降,严重时阀体表面穿孔,还会引起水泵倒转影响泵站安全运行。

2.2.3泵站级间水量不平衡问题对于扬黄工程,经过一段时间的运行,水泵过流部件磨蚀程度不尽相同,水泵出水量也不一样,从而出现了站间流量偏差,造成弃水或频繁开停调水机组。另外,前池水位、开机组合方案、区间分水情况等因素都会影响到泵站级间流量配合及能耗。

2.2.4前池及渠道淤积的影响前池及渠道淤积也是影响水泵运行效率的一个因素,由于前池淤积严重减少了前池容量,也改变了部分水泵的进水条件,对运行极为不利,处于前池两边的水泵,由于泥沙的淤积,水泵的进水条件受到限制,致使水泵叶轮两侧进水不平衡,一边发生严重的汽蚀磨蚀,另一边相对较好,使水泵运行处于不平稳状态,轴套漏水,断轴事件时有发生。

通过以上分析可以看出,对于己建成的泵站,影响泵站装置效率的因素是多方面的,以设备配套选型和运行管理方面的问题居多,要实现节能运行,提高高扬程泵站装置效率必须做好以下工作。

3提高高扬程泵站装置效率的途径与对策 3.1在工程技术改造中,按装置特性要求优化设备选型 3.1.1水泵的设计选型应确保额定流量,额定扬程符合装置特性要求,必要时应按装置特性要求研制新型泵型,并经过试验,在确保额定流量,额定扬程的条件下,水泵运行在高效区,达到效率最高。尽可能避免选用切削调节的泵型、额定扬程和额定流量接近装置特性要求的泵型。即便需要车削调节应以不引起效率下降为宜。景电一二期工程32Sh-9,1200S56(32)型单级卧式双吸中开式离心泵就是根据工程装置特性要求研制开发的,运行实践证明,具有性能曲线平缓,高效区宽,运行平稳,安装检修方便等特点,在高扬程泵站得到了广泛的应用。 3.1.2电动机应优先选用节能型电机和同步电机,以提高效率和电网功率因数。

3.1.3高扬程泵站的运行实践证明,液控缓闭蝶阀具有良好的启闭性能,良好的密封性能,较小的流阻系数,能够满足《泵站设计规范》(GB/T50265-97)中关于停泵阀门关闭后,主水泵最大倒转速度和最大历时,阀后压力管道最大水锤波升压的相关要求,选用时应考虑公称压力,公称通径,材料及结构等技术条件,其公称压力应选择大于水泵额定扬程的压力等级。公称通径应按水泵出水管道经济流速2～3m/s选取。主密封副应具备良好的防锈蚀功能和密封性能以及可修复性能,轴部密封应具备防泥沙防锈蚀功能,运转灵活不卡轴等。

3.1.4运行实践表明,新型自由侧开式拍门具有流阻系数小,流态好,性能可靠等特点,是一种较好的泵站出水池截流设备。选型时可以考虑。

3.2做好检(维)修管理,为高效运行提高保障 科学规范的检修是设备高效运行的保障。因此应做好设备的检(维)修工作。 3.2.1水泵的检(维)修引起水泵效率因素下降的因素主要有机械损失、容积损失和水力损失等。水泵的机械损失与填料密封装置的摩擦损失,叶轮前盖板表面与液体之间的圆盘摩擦损失,轴承的摩擦损失等有关。水力损失与水流通过水泵时水力的摩擦损失(沿程损失)和水力冲击、脱流、速度方向及大小变化等引起的损失(局部损失)有关。对于高扬程、大流量泵站而言,引起水泵效率下降的主要原因是容积损失,取决于口环间隙的大小,检修中应控制口环间隙值,在确保不卡阻的前提下,口环间隙应较小。

3.2.2阀门的检(维)修应定期检(维)阀门主密封副,按阀门压力密封试验标准进行试验,确保阀门具备良好密封性能,运行中不回水。

3.3做好运行管理,确保设备高效运行 3.3.1严格执行运行管理规程,做好水泵机组运行前的排气,填料密封装置的调整,运行中流量,效率的监测等。做好出水阀门的关闭位置检查,确保阀门关闭到位,无回水现象。

3.3.2保持前池高水位运行,降低了水泵实际扬程,增加了水泵吸水管淹没深度,改善了水泵吸水条件和进水流态,提高了水泵效率,能够使泵站处于最佳状态。

3.3.3及时进行拦污栅的清污,由于杂物堵塞了进口流道,进水断面减小,栅前栅后的水头损失增大。特别是一些输水干渠通过居民区的地段,各种杂物、柴草顺流聚集在拦污栅前,造成进水条件恶化,水泵运行效率下降。应及时进行拦污栅的清污,保持水流通畅。 3.3.4应加强泵站压力管道、渠道的维修管理和巡视检查,减少决口和漏水损失。

3.4科学调度,确保水泵高效运行和运行高效水泵 3.4.1适时掌握浑水期黄河水含沙量变化,确保水泵在允许的含沙量工况运行,据《泵站技术管理规程》(SL255-2000)中介绍,当含沙率为8%时,水泵轴功率增加1.70%,流量减少2.60%,不仅如此,高含沙水质改变了水力流态,增大了水泵的实际扬程,造成水泵运行工况点的左移,流量效率下降,加剧水泵流道及过流部件的汽蚀磨蚀。调查分析显示,水泵在高含沙量状态运行,其过流部件的汽蚀磨蚀损坏速度是清水状态的3～4倍。高含沙水质工况运行是很不经济的,应尽可能避开高含沙水质工况运行。

3.4.2泵站水泵运行调配,应考虑如下原则:同一泵站不同规格的水泵并联运行时,应优先运行流量较大的水泵。分析水泵产品样本及运行统计资料可知,额定扬程相同的水泵,通常大流量水泵效率高于小流量水泵。同一泵站同一型号的水泵由于运行时间不同,过流零部件汽蚀磨蚀损坏程度不同,效率也不一样,应优先运行效率较高的水泵。泵站在小流量状态运行时,应优先考虑单机单管运行。

3.4.3优化机组运行方案:高扬程提灌工程,大多采用若干级泵站串联提水方式。由于泵站流量受多种因素的影响,在运行过程中,泵站流量都在一定范围内变化,导致泵站级间水量配合失调,只有通过开停部分机组进行水量调配,而各泵站前池容量有限,机组开停需要一定的时间,在此期间往往出现个别泵站弃水,造成水量浪费。各泵站机组多采用并联运行方式,并联台数不同,其出水量也不同。应依据泵站测流成果,可采用计算机模拟计算,制定各级泵站最优的开机组合方案,从而实现流量配合优化调度。

3.5应用新技术、新工艺、新材料,优化设计 改进水泵过流部件型线设计,提高加工精度,增强叶轮的抗汽蚀耐磨蚀性能,提高水泵效率,延长高效区运行时间。景电工程采用的钢制口环,钢板焊接叶轮,使水泵的效率提高了1.20%,一个运行周期口环部磨蚀量0.50mm,延长了水泵高效区运行时间。

4结语 水泵装置效率是考核泵站技术经济指标之一,水泵装置效率的提高,意味着泵站能源单耗的降低和提水成本的降低。对于高扬程电力提灌工程,将会节约大量的电能,有利于提高灌区经济效益。 水泵装置效率的提高依赖于设备的高效运行,取决于设备自身技术性能,良好的检(维)修管理,运行管理,调度管理是设备高效运行的保证。现代科学技术在泵站技术管理中的推广应用有利于水泵装置效率的提升。

参考文献 [1] 关醒凡.现代泵技术手册[M].北京:宇航出版社,1995. [2] 栾鸿儒.水泵及水泵站[M].北京:中国水利水电出版社,2007. [3] 陆培文.实用阀门设计手册[M].北京:机械工业出版社,2004. [4] GB/T 50265-97,泵站设计规范[S]. [5] 李效龙,穆界天.抽黄河含砂水双吸离心泵采用钢板焊接叶轮的实验研究[J].