泵及泵站工程科技进步综述

泵及泵站工程科技进步综述
泵及泵站专业委员会

摘　要　随着我国水利建设的快速发展，泵及泵站专业的研究取得了丰富的成果。在泵组形式上，突破传统的轴流模式，开展了大型抖流泵研究，成果达到国际先进水平；通过模型试验结合CFD分析的运用，我国的泵站设计、水力过渡过程与水锤控制取得了突破；监控系统的开发与应用，提高了泵站安全、高效、经济运行的保障程度；大型调水工程运行仿真与优化调度模拟研究取得了重要成果。
关键词　水泵　泵站　水力过渡过程　计算机仿真　优化调度

　　泵及泵站作为水利学科的一个重要分支，在农田排灌、防洪抗洪、工农业供水、跨流域调水等国民经济建设的各个行业，为我国经济社会的协调发展发挥了十分重要的作用。同时，随着我国科学技术的不断进步，泵站工程的建设、管理和泵站新设备、新技术、新工艺、新材料等也取得了丰富的科研成果。近年来，泵及泵站专业的研究在以下几个方面取得了新进展。

　　一、新型水泵

　　在我国以往的大型泵站中，轴流泵(混流泵)带肘形或钟形进水流道的型式是泵站建设的一种常规模式，这种形式。的泵站，进出水流道的设计与运行管理都有十分成熟的经验，但其安装检修十分不便，而且由于在水泵进口增加了弯曲的进水流道，泵站的装置效率相对较低。

　　我国开展了大型全调节抽芯式斜流泵(混流泵)的开发研究与应用，如上海大桥泵站的建设中采用了叶片不可调节的抽芯式混流泵。1998年，为了建设高水平的大型跨流域梯级调水泵站工程，广东省东江一深圳供水改造工程针对建设工期紧，安装检修要求时间短，年供水时间长(达8000小时)，泵组维持在高效率状态下运行的特点，大胆采用了大型全调节抽芯式斜流泵的选型设计与试验研究。通过招标，由国内水泵行业的龙头企业承担目前世界上单机功率最大的全调节抽芯式斜流泵的研制与开发工作，通过引进奥地利安德利兹公司的转轮模型和叶片调节机械，并在奥地利Astro水机国家独立实验室进行了模型试验与验证，获得了高水平的水泵水力模型。生产厂家经过严格的加工程序，确保了单机功率最大(5000kW)、全调节抽芯式水泵的一次性出厂验收成功，并已于2003年全部安装在东深供水改造工程旗岭泵站与金湖泵站。

　　该水泵最大的优势是转动部件为全抽芯的，水泵抽芯式结构与电机可以采用整体吊装，使泵组的安装与检修维护十分方便。同时，电动机采用的弹性推力轴承对泵组中心偏差具有自调节功能，可实现轴承检修不解体电机，泵组安装检修后不需盘车，开机不顶转子，停机不用刹车。

　　水泵的主要技术指标为：水泵型号2600HTEXJ，设计扬程26.6m，设计流量15m3/s，水泵配套功率5000kW，水泵加权平均效率90.5%，成果填补了国内空白，达国际先进水平。

　　二、泵站计算机监控系统

　　随着计算机水平的不断提高，我国泵站工程中采用计算机进行保护与监控越来越普及，监控系统的开发与研究也进入了一个全新的阶段，同时也产生了行业先进的计算机监控系统。

　　如东深供水改造工程，作为大型跨流域、多梯级调水工程，自动监控系统的规模庞大、结构复杂，既要满足供水安全的要求，又要实现无人值班、远方集中与自动抽水控制，从而达到减员增效和优化调度的目的，而全线输水设施主要采用隧洞、箱涵、渡槽等封闭式“刚性”管道连接，输水过程中无水库调节，因此要求监控系统进行全线实时调度控制，协调各梯级泵站运行，实现泵站间的运行安全闭锁，这也是确保调水工程安全、高效、经济运行的重要生产和管理手段。

　　东深供水改造工程计算机监控系统综合应用自动控制技术、计算机和IP技术及通信技术，构筑出大型跨流域梯级调水工程的分层分布式和开放式的监控系统，在系统中首次采用多星形100/1000M冗余以太网技术和600M多环综合通信网络技术，构成了复杂、多网、多链路的系统网络。同时，该计算机监控系统对不同的现场总线技术进行集成，实现了众多设备现场数据采集的全面数字化。在工业电视系统中，首次实现了对视频信号进行跨网络、无矩阵的切换与控制。

　　该计算机监控系统开发了如下先进的泵站控制功能：①采用复杂严密的软硬件逻辑控制措施，保障供水工程安全的泵站联合运行与安全闭锁功能；②全线和各泵站的流量平衡控制功能；③供水安全和流量平衡前提下的全线APC(自动抽水控制)、单泵站APC和单泵组APC功能；④泵组、泵站及全线优化调度功能；⑤ 全线监视、控制功能及统计、报表与运行指导功能。