1、改造泵站存在的主要问题

    国家加大力度对安徽省大中型泵站进行更新改造，纳入“十一五”计划的有33处、95座、736台、18.03万kW，更新改造投资达101509万元。这批待改造泵站大多兴建成于上世纪六七十年代，由于使用年限较长，目前大多数泵站的机电设备均存在两个方面的问题。一是设备老化，破损严重，运行效率显著下降。因为运行时间长，水泵叶片锈蚀磨损严重，叶轮与外壳间隙加大，导致水泵出水量和效率下降，绝大多数泵站已不能满足排灌的设计要求。二是机组选型不合理。20世纪60年代初，我国轴流泵只有ns=500和ns=700两种模型，因此很多泵站难以选到满足需要的泵型。部分泵站虽然当时选到合适的泵型，但规划参数的变化，也不能满足运行需要。由于泵站运行的经济性主要取决于泵站的装置效率，多数待改造泵站装置效率低下，更新改造时需提高其装置效率。根据近年来实际工作经验，重点从以下几个方面考虑。

2、泵站装置效率的提高
    泵站装置效率不仅影响到工程投资，也影响到电能消耗和运行费用。泵站设计规范9.1.14中轴流泵站与混流泵站的装置效率不宜低于70%，现状泵站装置效率低，经泵站检测，其装置效率大多在50%左右，有的甚至更低，在更新改造中泵站节能降耗的途径是提高泵站装置效率。

2.1提高电机效率，合理配套电机容量。

    这批泵站目前使用的电机设备多为建站时安装的，其能耗高，效率低，多数是国家早已明令淘汰的产品，对于绝缘老化、铁损大、运行温升高、效率低下、有安全隐患的电动机实行更新或改造，是提高电机效率的最有效途径。比如JO型和JSL型电机更新改为Y系列，同步电机将传统的制造工艺改为真空整浸VPI技术，增强绝缘强度，增高电压等级，选用优质铜线及硅钢片，减少电机内损，提高电机效率。同时将电机功率与水泵功率正确地匹配。
    对于设有立式轴流泵机组的排涝泵站，最不利工况就是泵站处于最高扬程，意味着内涝水位最高，最严重的时候，所以提高泵站排涝能力对发挥泵站效益意义重大，从上式来看，要提高泵站的排涝能力，就必须加大配套电机容量。
    提高配套电机功率也会导致机组在设计扬程或平均扬程下运行，电机容量有富余，也就是我们常说的大马拉小车的问题，实际上电机负荷系数大于50%的情况下运行，其效率已基本接近最高效率。因此只要电机容量不超过平均扬程下水泵轴功率的1倍，就不会对泵站运行效率产生明显影响，为此建议在泵站改造时，可适当加大配套电机容量，一般不超过平均扬程下水泵轴功率1倍为准。

2.2研制新的水力模型，提高水泵效率

    泵站使用的20世纪七八十年代产品，由于当时水泵产品系列不全，扬程档次过大，有相当数量的泵站选用了相近的泵型或规格替代，所选择的水泵设计扬程与泵站实际扬程相差很大，造成水泵长期在低效区工作，勉强使用。
    泵站中使用的较多的是轴流泵和双吸离心泵，当时轴流泵只有ns=500和ns=700两种模型，经过多年来的努力，水泵产品不断发展，其比转速也大幅度提高。选用优良的水力模型是保证工程质量提高泵站效率的关键，按理论应该是比转速高一点的好，从性能上看，选择比转速为1000、1250、1400的三种水力模型进行比较分析研究，一般扬程可选比转速为1250的模型，兼顾高一点的扬程选定用1000比转速的水力模型。经复核，强度、结构、气蚀、性能均能满足要求。双吸离心泵主要使用的是SH型系列产品，现在已被S型系列产品替代，S泵的性能指标和三化程度比SH泵先进，吸程提高0.2~1m，效率提高1%~5%.离心泵水力性能好，其结构复杂，适用于高扬程小流量泵站；轴流泵适合于大流量、低扬程，其优点是结构简单，占地面积小，缺点是小流量区性能不稳定，水力损失和轴功率俱增，高效区窄，故使用范围不宽，不能在小流量区运行。而混流泵的结构和性能都介于离心泵和轴流泵之间，它兼收离心泵和轴流泵的优点，能避开两者的缺点，混流泵在排涝、灌溉兼顾的泵站更新改造中已广泛应用。

2.3提高传动效率，减少传功损失

     机组传动一般采用直接传动，其η传=1.对于大型立式泵，水泵流量大，因空蚀条件限制，转速一般很低，如果采用大型立式同步电机与水泵直联，这种配套方式加大了泵站工程投资，技术、经济上欠合理，可考虑行星齿轮变速箱与高速电机配套的间接传动方法。低速电机（转速一般小于300r/min）的效率一般为92%，高速电机效率可达95%，行星齿轮的效率也在96%~99%，所以高速电机与行星齿轮的效率乘积一般大于93%，并能节省泵房土建投资。

2.4减少管路损失，优先选用节能拍门

    在泵站改造中考虑使用新技术、新产品，水头小于20m时，水泵出口可采用新型侧翻拍门，能减少水头损失，达到减少能耗的目的。目前泵站采用的拍门几乎都是自由起落式，这种拍门主要依靠其自重关闭，运行时阻力大，能耗高，关闭时撞击力大，振动强烈。而自由侧翻式节能拍门，将门轴倾斜，使门板倾斜，因而当拍门离开管口位置时门重的分力会促使拍门自动关闭。整体自由起落式拍门，机组正常运行时拍门的开启角度一般小于60°（通常为45°左右），拍门阻力系数约为ζp=0.4~0.5.参照经验，加上理论上分析，自由侧翻式拍门在机组正常运行期间的阻力系数ζp<0.1，比自由悬浮式小4~5倍。节能拍门优势明显，既节能，又能克服闭门时撞击力大的弊病，根据水利部办公厅综合函「2008」829号文建议在口径1.6m及以下的中小型泵站中推广采用。

2.5选择合适的流道

    进出水流道是水泵装置的重要组成部分，进、出水流道的水力设计对泵装置的性能有明显影响，尤其对低扬程泵站，影响更为突出，而低扬程泵站的进水流道和出水流道的型式种类又较多。进水流场的状态决定了水泵的工作状态，进水流态不良不仅会降低泵的能量性能，而且也会影响泵的空化性能。
    出水流道内的流态及动能回收状况对低扬程泵站的效率具有非常明显的影响。提高泵及装置的能量性能，可节省大量的电能；改善泵及装置的稳定性和空化特性，可提高水泵的可靠性、延长水泵使用寿命、减少维修费用。进、出水流道经优化后，可在保证泵装置水力性能的条件下，最大限度地减少泵站土建工程投资。

    实例一：九成泵站更新改造中的鲰湖站原12台500ZLB0.6-6.3型立式轴流泵，配套电机Y280M-655kW；机组分两列布置，泵房分东西两机房各6台机，侧向进水，管路对称布置，因泵站为排灌两用，且带自排功能，出水为两个压力涵道，一个自流涵道，两个灌溉涵道。经泵站检测所检测，现状泵站装置效率仅有50%，泵站总体布局设计不合理，侧向进水、侧向出水，影响水流的顺畅和抽水效率。
    该站拆除重建设7台900ZLB-85型立式轴流泵，配套电机Y280M-655kW；配套电机YL4504-10315kW；实际运行中可将7台泵中任一台角度定为-2°，其余定为+2°即可满足排涝灌溉要求。泵站采用正向进出水，出水为双层涵道，上层为压力水箱，下层为自排涵，灌溉涵与压力水箱联接，通过闸门自动控制；为防止正常或停泵时外水倒流，在管出口设侧翻拍门。初步计算在设计工况下泵站装置效率提高到70%.

   实例二：瓦埠湖泵站更新改造中江黄一站原9台20SH-28型卧式离心泵，配套电机JS117-6115kW；经泵站检测所检测，现状泵站装置效率仅有53%，水泵出口无断流设施，水泵出水为自由出流，出水管位于出水池水面以上，浪费了高出出水面的部分水头，又无法保证机组安全运行。现场考察泵房曾多次被淹，设备锈蚀严重；水泵效率理论78%，现在仅达到65%.无法保证机组安全、有效的运行。
    因该站自瓦埠湖取水，进水池水位变幅较大，建议采用立式泵，可避免泵房被淹。泵站净扬程为5.8m~9.8m，拆除重建设6台600HD-12型立式混流泵，配套电机Y355M-8160kW；出水管设侧翻拍门作为断流设施。水泵效率达到85%，初步计算在设计工况下泵站装置效率提高到72%.

3、结束语

    泵站更新改造工作不仅仅是提高泵站装置效率，还包括提高泵站自动化水平，提高管理水平、创新科技、可持续发展等各方面。