一種高揚程潛水電泵在桃江縣棗樹潭電排的應(yīng)用

謝振坤

摘要：桃江縣城關(guān)垸棗樹潭電排自投入運行以來，基本運行良好。但在2016年7月的防汛排漬過程中，出現(xiàn)了自動跳閘、無法開機(jī)的現(xiàn)象。經(jīng)查，為水泵揚程不夠所致。本文通過實際工程運用，提出增添新型號的高揚程潛水電泵代替原有型號潛水電泵，以期在發(fā)生超高洪水時能順利排漬，確?？h城防洪安全。

關(guān)鍵詞：電排;防洪;揚程;安全。

一、棗樹潭電排基本情況簡介

桃江縣棗樹潭電排位于桃江縣城芙蓉路與獺溪路交界處，承擔(dān)著桃江縣城獺溪河以西芙蓉路以南的雨水排漬工作。該電排集雨面積為3.21km2，在獺溪河水位較低時，雨水通過該電排自流涵自流排入獺溪河，在獺溪河水位較高，不能自流排入時，則經(jīng)該電排抽排排入獺溪河。當(dāng)外河水位達(dá)到41米以上時，黃土壩水庫片區(qū)的雨水和山溪水也流入該電排。2020年下半年，在縣城下水管網(wǎng)改造中，將原本流入鲇魚港電排的資江路沿線的雨水全部接入至該電排。因此，棗樹潭電排在桃江縣城的防洪排澇中有著舉足輕重的作用。

因原棗樹潭電排設(shè)計年代久遠(yuǎn)，裝機(jī)容量較小，排澇能力非常有限，每到暴雨季節(jié)，電排的排澇能力不能滿足排澇要求，城區(qū)內(nèi)出現(xiàn)大面積積水，居民深受其害。2012年下半年開始，桃江縣人民政府組織對原棗樹潭電排進(jìn)行了拆除重建，項目于2013年6月交付使用。棗樹潭電排改擴(kuò)建工程設(shè)計裝機(jī)容量4臺共計1040KW，采用益陽市暴雨強(qiáng)度公式計算，根據(jù)西南片區(qū)雨水主干管計算，最遠(yuǎn)干管至棗樹潭電排的集流時間為100分鐘，設(shè)計流量為 10.5m3/s。

電排匯水池和外河各特征水位見下表：

各特征揚程見下表：

根據(jù)棗樹潭電排設(shè)計流量、特征水位、揚程等成果，擬定選裝全貫流式機(jī)組4臺，考慮裝機(jī)采用三大一小搭配：

大泵選定水泵型號為900QGWZ-100T，安裝角度+2°，設(shè)計流量3.26m3/s，設(shè)計揚程5.77m;電機(jī)功率YQGN740-10/310kW，效率86.6%。小泵選定水泵型號為600QGWZ-50，安裝角度-3°，設(shè)計流量1.0m3/s，設(shè)計揚程5.77m;電機(jī)功率YQGN462-8/110kW，效率79.46%。

二、棗樹潭電排運行過程中出現(xiàn)的問題

在以往的電排設(shè)計和運行管理中，當(dāng)發(fā)生降雨時需要排漬時，一般情況下，都是通過直排涵自排的形式將垸內(nèi)漬水排入外河（暴雨、特大暴雨除外）。只有當(dāng)外河水位漲至與內(nèi)河水位相平時，才需要關(guān)閉自排涵閘門開機(jī)排漬。此時水泵機(jī)組的實際揚程為零。當(dāng)外河水位繼續(xù)上漲，水泵的揚程才會逐漸增大。一般在電排設(shè)計時，最大運行水位取多年外河最高水位的平均值，當(dāng)外河水位超過電排的最大運行水位時，電排排漬機(jī)組會因揚程不夠而不能開機(jī)排漬！

因獺溪河以西大漢龍城至南環(huán)線片區(qū)正在規(guī)劃建設(shè)中，2013年6月交付使用時，棗樹潭電排只裝有310KW機(jī)組1臺，110KW機(jī)組1臺。隨著縣城的進(jìn)一步發(fā)展，兩臺機(jī)組已不能滿足該片區(qū)正常的排漬需要。2016年3月，由桃江縣水利局出資采購?fù)吞?10KW潛水電泵一臺。但在同年7月4日的防汛排漬中，資江桃江站水位已達(dá)42米。下午5時左右，棗樹潭電排3#機(jī)組在運行過程中無故停機(jī)，導(dǎo)致2#專用變壓器跳閘?？h堤防站迅速啟動應(yīng)急機(jī)制，緊急聯(lián)系設(shè)備供應(yīng)方請求支援。經(jīng)設(shè)備供應(yīng)方技術(shù)人員檢查發(fā)現(xiàn)，故障原因為外河一直處于高水位，揚程已超過該型號潛水電泵極限，機(jī)組在開機(jī)過程中瞬時電流超過設(shè)定值，導(dǎo)致變壓器保護(hù)裝置動作。7月5日凌晨 3點左右，資江桃江站水位達(dá)43.29米。棗樹潭電排3#機(jī)組突然無法啟動，報警黃燈持續(xù)閃爍，提示故障。且該電排所有機(jī)組在運行過程中均出現(xiàn)了“啪啪啪”的異響。經(jīng)技術(shù)人員判斷，是外河水位超過該泵站最高運行水位、內(nèi)河排至較低水位時，此時內(nèi)外河水位高差已超過該電排水泵機(jī)組最大揚程，而導(dǎo)致水泵發(fā)生振動所致。水泵在超負(fù)荷運行！如果外河水位更高，后果無法想象！

三、建議與試驗

2019年桃江縣水利局?jǐn)M再采購一臺同型號潛水電泵，以滿足棗樹潭電排的設(shè)計要求和縣城排漬需要。經(jīng)該電排運行管理方桃江縣堤防管理站、設(shè)備供應(yīng)方天津甘泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司多次建議，并取得設(shè)計方益陽市水利水電勘測設(shè)計研究院同意，一致認(rèn)為該型號潛水電泵不能滿足桃江縣城正常的排漬需要，需采用型號為900QGWZ-50型的潛水電泵代替。該型潛水電泵設(shè)計揚程為8.52米，極限揚程可以達(dá)到12米以上，完全滿足我縣城關(guān)垸的防汛排漬需要。

四、結(jié)論

通過2019年、2020年、2021年上半年的運行，棗樹潭電排1#機(jī)組潛水電泵運行情況良好，未出現(xiàn)跳閘和自動停機(jī)的現(xiàn)象。雖然使用該型號潛水電泵損失了部分排水量，增加了能耗，但解決了高洪水位下棗樹潭電排不能排漬的問題，確保了該電排設(shè)備安全和垸內(nèi)人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

五、建議

因全貫流潛水電泵具有投資省、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、噪聲低、散熱好的特點，能很好地運用于機(jī)電排灌、防洪排澇或排灌結(jié)合的大流量取水工程。在今后的電排設(shè)計過程中，建議設(shè)計單位一定要結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史最高水位考慮電排的最大運行水位，以確保電排的正常運行和城市的防洪安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張重陽，劉超，馮旭松，初長虹，謝璐，雷鎮(zhèn)，全貫流泵流動特性數(shù)值模擬和性能預(yù)測[J].南水北調(diào)與水利科技，2019（04）

[2] 劉仁桂，大型潛水電泵運行中的常見故障分析[J].甘肅水利水電技術(shù)，2008（01）