安徽省凤凰颈排灌站管理处
摘要：文章根据安徽省凤凰颈排灌站机组超扬程运行的情况，浅析泵站超扬程运行时的注意事项和调度方案。
关键词：泵站；机组超扬程运行；调度方案；
安徽省凤凰颈排灌站座落在长江北岸巢湖流域无为县境内刘渡镇，是安徽省“七五”期间引用外资重点水利建设项目，是巢湖流域防洪、排涝、灌溉和巢湖水环境改善的大型水利工程。其主要任务：一是增加巢湖流域西河洪水出路，提高西河流域圩区的排洪能力；二是引江灌溉，与拟建的神塘河排灌站联合运用，近期提高巢湖流域的供水保证率，并结合引江水为改善巢湖水环境服务，远期为引江济淮工程及航运服务。泵站采用“X”形双向流道，站闸合一。设计机排流量为240立方米/秒，机灌流量为200立方米/秒，自流排灌流量均为380立方米/秒，受益面积为356万亩。凤凰颈排灌站现状共安装6台叶轮直径为3100mm的立式半调节轴流泵，其中4台套（1#、2#、5#、6#）水泵型号为ZL39-3，配用TL2200-40/3250型同步电机，单机容量2200kW（其中6#机组进行增容改造，配用TL2500-40/3250型同步电机，单机容量2500kW）；2台套（3#、4#）水泵型号为ZL30-7（改），配套TL3000-40/3250型同步电机，单机容量3000kW。泵站总装机容量15100kW。主水泵叶片均为固定式，叶片角度分别为-1°及2°。
现根据2020年凤凰颈排灌站机组的运行时机械和电气的情况，对大型轴流泵超扬程的运行情况做简单分析。
一、机组超扬程运行情况
1、机组额定运行水位和实际运行水位
凤凰颈排灌站安装6台机组，其中1#、2#、5#、6#四台机组的额定扬程为3.74米，3#、4#两台机组额定扬程为7米。2020年长江水位突破历史极值达到15.3米，西河水位保持在11米左右，导致泵站的实际运行水位超过4米。
2、机组运行台时情况
2016年底我站对六台机组进行了大修，更换了电机的轴瓦、镜板、抗重螺栓、冷却器以及水泵的轴承。自2016年年底大修后，机组已累计运行近一万台时，已快接近再次大修的台时标准。
3、机组功率
机组配套电机铭牌参数见表3-1。7月10日，实测1#~6#电机主要参数见表3-2。
表3-1 1#~6#电动机机组铭牌参数
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注：电机效率为94%。
表3-2 1#~6#电机现场实测主要参数
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注：电网电压为6.49kV，功率因数为0.97。
电机功率计算公式为：P=
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UIcosθ，根据以上数据计算出电机功率并经过分析得出1#、2#、6#电机功率接近设计值，3#、4#电机功率尚有富余，5#机组现已超出功率8%。
4、机械状态
2#、5#机组在运行中叶轮室出现异常响声，但通过技术人员的观察发现异响呈逐步减小状态，所以未做未停机处理，并在半小时至一小时后异响逐渐消失，但5号机组多次出现叶轮室异常响声，同时其他四台机组运行正常。
二、原因分析及后期运行调度方案
1、原因分析
（1）电机情况分析：1#、2#、5#、6#水泵机组相同，但配套电机实测功率差异较大。经现场了解发现5#、6#机组电压互感器出现故障，影响电机输入功率的准确度，但两台电机各部位的温度均正常。
（2）机组运行扬程分析
表2-1 凤凰颈排灌站原规划设计参数表
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根据ZL39-3型水泵、ZL30-7（改）水泵的装置曲线（见附图2.2-1~2），分析各机组运行水位要求见表2.2。
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图2.2-1 ZL39-3型水泵装置性能曲线（2009年改造）
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图2.2-2 ZL30-7（改）型水泵装置性能曲线（1990年）
表2.2 电机允许输入功率和装置扬程的对应表
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（3）械故障分析
首先凤凰颈排灌站由于是较早建设的双向流道泵站，缺乏一定的设计经验和理论指导，导致流道的控制尺寸设置不合理，进水流道的宽度设计较小（含隔墩厚度7.4m，现在相同规格双向泵的流道一般9.0m）；由于流道的宽度较小，导致进水流道的喇叭管下方流速分布严重不均，水泵叶轮在非均匀入流的情况下运行，使水泵叶轮运行时受到交变荷载的作用，在叶片根部易产生应力集中，长期运行将导致叶片根部产生疲劳破坏，甚至发生断裂的风险，导致泵装置效率和运行稳定性下降。其次由于出水流道宽度较小，导叶出口扩散段不能够充分扩散，导致水力损失较大。同时由于机组之间进人通道的设置，进一步压缩了出水流道空间，使双向出水流道闸门关闭侧的水流不能够顺畅排出，其压力分布明显高于闸门开启侧水流的压力，使水流从导叶体出来以后明显挤向一侧，造成出水流道水流紊乱，由于出水流道的泵轴两侧的压力分布不均，使泵轴不仅受到轴向力的作用，而且受到脉动性的水平力作用，增加了泵轴的摆度，加大了填料函、推力瓦和导轴承的磨损，降低了其使用寿命，历次检修发现各台机水泵导轴承座都有不同程度的松动也证明了这一点。而且出水流道泵轴两侧的压力分布不均又能够反作用于水泵叶轮，进一步增加了叶轮的交变荷载作用，增加了叶片断裂的风险。
2、后期运行调度方案
根据机组运行现场和技术分析，并鉴于凤凰颈排灌站机组至今已运行30多年，设备存在绝缘老化、材料疲劳等现象，建议后期运行调度方案中考虑：①1#、2#、5#三台机组的运行净扬程不宜超过3.8m；6#机组的运行净扬程不宜超过5m；3#、4#两台机组的运行净扬程不宜超过5.8m；②1#、2#、5#三台机组在6.4KV运行电压时，定子电流不宜超过234A，功率不宜超过2540KW；③机组定子温度不宜超过95 ºC，推力轴瓦温度不宜超过55 ºC，上、下导轴瓦温度不宜超过75 ºC，且电机温度平稳，无突然的升高现象；④观察各机组运行状态，如有清脆的金属撞击声或者强烈的振动，应立即停止运行。
三、结语
综上所述，凤凰颈泵站机组已运行近30年，虽历经多次改造，但机组运行的稳定性不高，要想保证机组在超扬程的情况下安全运行，必须加强对电气和机械设备的维护保养以及设备运行时的监视。但是在外部环境允许的情况下不建议机组超扬程运行，以保证机组更长时间和更高效率的运行，更好的发挥排涝抗旱作用，更好的为流域人民服务。