青山水輪泵站的改造成效分析,農(nóng)田水利論文

青山水輪泵站的改造成效分析,農(nóng)田水利論文水輪泵是一種以水輪機為原動機，直接帶動水泵提水，把開發(fā)水力能源和利用所開發(fā)的能源于提水或加工等的全經(jīng)過結(jié)合在一起的水力機械。其主要用處是提水灌溉農(nóng)田，假如配上發(fā)電機或農(nóng)副產(chǎn)品加工機械，在不灌溉的時候可以以進行發(fā)電和農(nóng)副產(chǎn)品加工。其特點是水能利用率高，既不耗油又不耗電，灌溉成本低，可綜合利用于發(fā)電及加工。根據(jù)有關資料，水輪泵的問世已有100多年歷史。我們國家水輪泵的研制始于1938年，上世紀60年代是水輪泵站大發(fā)展時期，60、70年代我們國家興建了大量的水輪泵站，為我們國家農(nóng)田水利灌溉發(fā)揮了宏大作用。由于水輪泵站不耗油和電，而且環(huán)保，對解決山區(qū)丘陵的灌溉，水輪泵站仍然發(fā)揮著不可小覷的作用。那么怎樣在確保工程安全和灌溉的前提下，新建或擴大裝機容量，大力開展綜合經(jīng)營，努力提高經(jīng)擠效益，充分發(fā)揮工程效益，是水輪泵站改造面臨的重要問題。2改造前的青山水輪泵站青山水輪泵站位于臨澧縣澧水中下游的新安鎮(zhèn)，是一座以提水灌溉為主，兼顧發(fā)電、航運等綜合利用的大型水利樞紐工程。樞紐工程座落澧水干流上，控制流域面積15259km2，多年平均流量475m3/s。華而不實，泵站樞紐建筑物有主壩、副壩、水輪泵站、電站、船閘等。青山水輪泵站是亞太地區(qū)最大的水輪泵站，安裝有35臺水輪泵，總功率11500kW。工程于1966年動工，到1972年主要工程基本建成，機組原生產(chǎn)廠為冷水灘機械廠。工程建設期間，實際完成工程總投資1.38億元。由于設備運行年代較長，設備磨損、老化嚴重，已到更新?lián)Q代的階段。3青山水輪泵站的改造初步設計對青山水輪泵站的更新改造布置方案為在原水輪泵房下游約100m處船閘右岸重建一裝機52400kW水輪泵站，將原泵房加固后仍保持其原有的擋水與過洪功能。3.1泵站機組總設計方案根據(jù)已運行電站、泵站情況，結(jié)合當前新構(gòu)造、新材料、新工藝的應用情況，確定選用的水輪機是GD008－WZ－295軸伸貫流式水輪機，水輪機作為原動機，通過增速器HGX270增速后將轉(zhuǎn)速增速至水泵(發(fā)電機)需要的轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/min，通過鼓型聯(lián)軸器與水泵(發(fā)電機)連接。增速器采用的是一個輸入端，兩個輸出端。增速器的3個軸處在同一平面上，兩個輸出端中，一個輸出軸與水泵連接，另一個輸出端與發(fā)電機連接，增速器的兩個輸出軸通過換擋機構(gòu)分別實現(xiàn)水泵抽水和發(fā)電的功能。整套機組的總體布置型式是:由進水方向到出水方向分別是水輪機、增速器、水泵、發(fā)電機，各組關鍵設備在同一平面層上，即同層布置方案。這種方案適用于運行水頭低、水輪機轉(zhuǎn)速低的水輪機組。采用齒輪增速后，使水泵處于需要的轉(zhuǎn)速上，同時為發(fā)電機采購提供降價的空間，選用小極數(shù)的發(fā)電機，可減少電站的設備投資。機組的水推力由水輪機承受，推力軸瓦、水導軸承瓦均采用巴氏合金，水輪機通過聯(lián)軸器與增速器、水泵、發(fā)電機連接。在水泵主軸的出軸端設置飛輪和剎車裝置，剎車裝置在機組正常停機或意外甩負荷時投入使用，保證機組的安全運行。3.2水輪泵機組構(gòu)造設計水輪泵機組構(gòu)造型式取決于水輪機和水輪泵的構(gòu)造型式以及它們之間的連接方式。水輪機一般為軸流式或貫流式水輪機，多采用軸流式水輪機;水泵可選用離心泵、軸流泵或混流泵，以離心泵為主。水輪機與水泵連接可同軸直連或采用增速機構(gòu)連接。3.2.1青山水輪泵站基本參數(shù)1)單泵設計流量:3.10m3/s2)揚程:設計凈揚程HP=50m設計總揚程HzP=60m最低總揚程Hzmin=53.1m最高總揚程Hzmax60m3)臺數(shù)、泵型:泵站裝機臺數(shù)5臺;泵型為中開式單級雙吸離心泵。3.2.2水輪機選型根據(jù)青山水庫基本參數(shù)及運行要求，首先確定了采用軸伸貫流式水輪機，與軸流定槳式機組相比，軸伸貫流式機組具有土建簡單、維護方便、投資省的優(yōu)點，十分針對8m下面的水資源而言，優(yōu)勢更明顯。軸伸貫流式機組主要是為開發(fā)低水頭的水力資源、減少電站總體投資規(guī)模。模型轉(zhuǎn)輪選擇的是原機電部天津電氣傳動設計研究所研制的軸伸貫流式轉(zhuǎn)輪。共有GZ006、GZ007、GZ008三種轉(zhuǎn)輪。就青山水輪泵站的水輪機而言，GZ006、GZ008都能夠用，但綜合考慮適用水頭段，GZ008轉(zhuǎn)輪更合適。GZ008轉(zhuǎn)輪具有過流量大、高效區(qū)寬闊、抗氣蝕性能指標優(yōu)良的特點。根據(jù)青山水輪泵站的水文參數(shù)，以及多年設計制造軸伸貫流水輪機的經(jīng)歷體驗，選用GD008－WZ－295軸伸貫流水輪機，水輪機參數(shù)為:轉(zhuǎn)輪直徑2.95m額定轉(zhuǎn)速136.4r/min額定輸出功率2502kW設計點效率89%3.2.3水泵選型根據(jù)青山水輪泵站對水泵的性能參數(shù)要求，選型結(jié)果如下:水泵型號及名稱:900S－60單泵設計工況:設計流量:Qp=3.10m3/s設計揚程:Hzp=60m設計點效率:p=87%額定轉(zhuǎn)速:n=750r/min水泵與水輪機之間用齒輪增速箱連接，齒輪箱速比i=5.5。3.2.4增速器增速箱安裝在水輪機和水泵之間。水輪機與齒輪箱的輸入方式采用鼓形齒聯(lián)軸器，齒輪箱與水泵之間采用鼓形齒聯(lián)軸器，增速器采用行星齒輪加一級錐齒輪，一個輸入軸，兩個互成直角的輸出軸，且都位于同一中心平面，利用換檔機構(gòu)能夠輕松將原動力分別傳送到兩根輸出軸。運動和扭矩首先由水輪機傳至齒式聯(lián)軸器，然后經(jīng)行星架、行星輪－太陽輪嚙合副及行星輪－內(nèi)齒輪嚙合副，驅(qū)動中間軸，再通過換檔機構(gòu)驅(qū)動高速軸實現(xiàn)輸出。齒輪箱與水泵之間采用鼓形齒聯(lián)軸器，即可驅(qū)動循環(huán)冷卻水泵工作。齒輪箱應保證在任何工況下，自動均載性能良好。行星輪、太陽輪、錐齒輪、錐齒軸采用20CrNi2MoA，滲碳淬火磨齒，精度不低于GB/T10095－2001六級，外表硬度58～62HＲC;內(nèi)齒輪、浮動齒套、高速軸、低速軸采用42CrMo，調(diào)質(zhì)處理;采用進口SKF或FAG軸承，箱體材料球鐵或鋼板焊接。齒輪箱采用強迫噴油潤滑。潤滑油系統(tǒng)由儲油箱、冷卻器、過濾器、潤滑油泵、加熱器、壓力變送器、壓差變送器、管道、閥門、油箱溫度控制和相關測量儀表組成。工作時，油液由電泵從油箱吸出，經(jīng)單向閥、過濾器、冷卻器等被直接送到齒輪、軸承潤滑點，潤滑油管路組件的設計確保當管路系統(tǒng)工作在0.2～0.4MPa的名義壓力和50℃的最高油溫條件下的時候向減速齒輪箱連續(xù)地供油。根據(jù)潤滑點的要求，通過調(diào)節(jié)安全閥確定使用壓力，當系統(tǒng)的壓力超過調(diào)節(jié)壓力時，安全閥將自動打開，部分油液流回油箱;正常工作時，油泵一臺工作，一臺備用;若設備耗油量由于某種原因需要增加或管路泄漏時，則系統(tǒng)壓力將會下降，當下降到調(diào)定值時，通過壓力控制調(diào)節(jié)，備用泵自動啟動，與工作泵一起工作，直到壓力正常時，備用泵自動停止;若油壓繼續(xù)下降到另一更低調(diào)定值時，則通過另一壓力控制器發(fā)出事故警報，并停主機。4泵站改造后運行情況青山水輪泵站已于2018年6月投入試運行，機組運行平穩(wěn)，出水量到達設計要求，基本到達預期目的，相關設備的性能指標如運行平穩(wěn)度、出水量等均知足了預期的性能指標要求。改造后的機組綜合效率由原來的不到55%，提高到75%。5結(jié)論青山水輪泵站的改造，總體而言是成功的。該水輪泵站是一種新型的水輪泵站，采用的水輪泵機組是水輪機、水泵、發(fā)電機、齒輪箱創(chuàng)新組合，具有抽水量大、發(fā)電量大、綜合效率高的優(yōu)點，對國內(nèi)大量的水輪泵站改造有非常好的借鑒意義。［以下為參考文獻］［1］翁愛和.水輪泵的技術發(fā)展［J］.水輪泵，1994(1):1－7.［2］阮國仲.向陽水輪泵站BS100－8型水輪泵構(gòu)造的技術改造［J］.水輪泵，1995(1):19－21.［3］阮國仲.D100－8水輪泵運行中的問題及技術改良［J］.水輪泵，1999(1):20－