贾博慧 罗锋俊

（澄城县水政水资源办公室 陕西 渭南 715200）

在泵站运行与管理中，为了最大限度发挥水泵运行效益，经常采用多台水泵并联形式运行，以使其发挥最大性能。所以说，泵站工程状况对单台水泵运行时技术参数的影响显非常关键。本文通过对东雷一级泵站进水流道水位、出水池水位校核，轴流泵叶片安放角度等要素计算，分析了16CJ-80型水泵(转轮型号为I19的轴流水泵)在东雷一级站运行时的技术参数，旨在为同类水泵运行与管理提供借鉴。

1 东雷抽黄灌溉工程和一级泵站概况

东雷抽黄是利用黄河水源修建的多级高扬程大型电力提灌工程，灌区辖合阳、澄城、大荔及蒲城四县13个乡镇，灌溉面积83万亩，建有泵站28座，安装不同类型的泵组133台，装机容量为11．86万kW。其中东雷一级站直接从黄河抽水，是整个灌溉工程的枢纽站，总抽水量60 m3／s，安装高邮水泵厂生产的16CJ一80型全调节轴流泵7台、上海水泵厂生产的36ZLB一70型轴流泵2台。泵站于1975年动工，1979年竣工投运，截止2009年底运行161223台时，累计抽水26.72亿m3，泵站长期高效运行为灌区农业生产提供了稳定的水源。但是随着泵站长期运行，该站原先安装的轴流水泵工况逐年下降，已经影响到泵站抗旱灌溉效益的发挥，加快泵站更新改造刻不容缓，而水泵又是其更新改造的主要部件，研究泵站工程状况对轴流泵运行时技术参数的影响成为该站更新改造的关键。

表1 东雷一级站进水闸前水位统计分析结果汇总表 (单位：m)

表2 改造后水泵实际性能参数表

表3 叶片安放角β=-2°时的性能参数表

表4 净扬程计算结果汇总表

表5 东雷一级站各频率水位下水泵工作点参数表

2 对东雷一级泵站进水流道水位分析

2.1 进水闸前水位统计分析

根据东雷抽黄一级泵站1991年～2008年的闸前河道水位观测资料，统计32个灌季的闸前水位观测记录有1067次，其中：冬灌水位222次，春灌水位513次，夏灌水位323次，考虑到现有观测资料局限性，故采用累计频计算法对现有水位资料进行概略分析。经统计计算，各灌季分别在50%、75%、80%和95%频率下的闸前水位分别如表1所示，又东雷抽黄灌区设计灌溉保证率为75%，而75%与80%频率下的闸前水位接近（仅差0.05m），因此，最低水位分别按50%、80%和95%频率考虑，东雷抽黄灌季进水闸前最低水位分别为351.73m、351.34m和351.12m。

2.2 进水流道水位分析

由于一级站进水池无水位实测资料，在此可根据进水闸前水位进行推算。根据现场多年观察，前池水位较进水闸前水位约低0.30m～0.60m。按最不利情况，取进水闸至进水池间的水头损失为0.50m，则频率为50%、80%和95%时，东雷一级泵站进水池水位分别为351.23 m、35 0.84 m、350.62 m。

2.3 出水池水位确定

由于东雷抽黄一级泵站是以黄河为水源的电力提灌工程，工程引水闸设在黄河58号断面以上1km处，渠首中心线与黄河主流夹角75°。进水闸底板高程比黄河枯水位低4.05 m，比汛期河槽最深点低3.3 m，能在最不利的黄河低水位甚至是脱流情况下也能满足泵站引水要求。又因为黄河水含沙量大，对水泵磨蚀较为严重，管理单位在隧洞出口修建三个排沙漏斗，漏斗输沙道出口底板高程最低为351.50m，由此推算东雷一级站出水池水位应为358m，而出水池实际最高水位356.86m，最低水位356.46m，按最低水位356.46m计，出水池水位应需提高1.54m，以达到水泵正常运行之需要。

3 水泵叶片安放角位确认

东雷一级站水泵经过改造，水泵叶片改为定浆式，其安放角位分别根据《多泥沙河流大型泵站轴流泵技改实验研究技术鉴定文件》和《陕西东雷一级站现场测试报告》进行分析，改造后的水泵安放角位应该在-4°～0°之间，为了确定改造后水泵的实际安放角，其具体计算方法和过程如下。

3.1 管道水头损失

沿程水头损失为h沿=10.29(n2L/d5.33)Q2，其中：钢管糙率n取0.015，管道直径d=1.8m，管道长度 L=5.7m，则：h沿=0.000575Q2；局部水头损失为 h局=0.183ξ局（Q2/d4），局部损失主要数值为：进水口ξ取0.3、肘管按光滑90°弯管ξ取0.44、60°弯管ξ取0.295、伸缩节ξ取0.3、出水口ξ取1.0，以上数值因资料有限，局部损失等系数可能与实际稍微有差异，但对其损失计算影响并不大。经过计算得出：h局=0.0197Q2；管路总水头损失方程为h损=h沿+h局=0.02028Q2。

3.2 分析水泵实际性能曲线

16CJ-80型水泵性能曲线图来源于2002年4月中国水科院机电研究所对东雷一级站部分改造机组的《多泥沙河流大型泵站轴流泵技改实验研究技术鉴定文件》，而泵站实际运行测试数据来源于山西泵站现场测试中心提供的《陕西东雷一级站现场测试报告》，水泵测试结果如表2。

当 H净=4.729m、Q=8.3037m3/s时，按 h损=SQ2=0.02028Q2=0.02028×8.30372=1.398m；h总=4.729+1.398=6.127m，当 H净=5.004m、Q=8.007m3/s时，h总=6.304m;当 H净=5.59m、Q=7.5961m3/s时,h总=6.760m。

3.3 结论

将上述三组数据结合多年实测数据与16CJ-80型水泵(性能曲线进行对比分析可以看出：该水泵叶片安放角在-4°～0°之间，接近-2°稍向左偏移)。据此可以判定东雷一级泵站轴流泵水泵实际安放角应该为-2°。

4 泵站出水池水位抬高后水泵工作点校核

4.1 绘制水泵性能曲线

东雷一级站水泵的性能曲线是在中国水科院机电研究所提供的I19型轴流泵转轮（ns=680）和与之配套的C23型导叶水力模型的性能曲线图基础上，根据改造泵提供的性能参数，绘制出安放角在-2°时的性能曲线。也根据其曲线推算出该泵叶片安放角β=-2°时，水泵性能和参数范围如表4。

4.2 水泵净扬程计算和工作点的确定

根据上述统计分析结果和出水池水位和其水池水位推算，泵站分别在50%、80%和95%频率水位下，其净扬程如右表：而水泵叶片β=-20时，管路损失曲线分别为：H净50%=6.77m、H净80%=7.16m、H净，95%=7.38m和h损=0.02028Q2。同时根据《多泥沙河流大型泵站轴流泵技改实验研究技术鉴定文件》和《陕西东雷一级站现场测试报告》相关资料，由水泵性能曲线图查得各频率水位下水泵工作点参数如表5。

5 轴流泵技术参数确定和利用

按照排沙漏斗对东雷一级站出水池水位的要求，通过对水泵工作点计算分析认为：该泵驼峰点扬程为8.3m，当P=50%时，实际总扬程为7.73m，富余扬程为0.57m，水泵基本能保证安全运行，但其保证率较低；当P=80%、P=95%时，实际总扬程为8.02m和8.16m，富余扬程仅为0.28m和0.14m，一旦水位稍有不利变化，水泵就可能进入马鞍形不稳定区运行，出现噪音、振动和断流等异常现象，效率降低，导致水泵不能正常运行。所以说要对东雷一级站水泵进行改造，即更换水泵转轮。更换转轮后水泵的主要参数应满足下列转速250r/min，配套功率不超过800kW，水泵扬程为8m，流量为7 m3/s～8m3/s，通过更新改造后的水泵效率能达到76%～85%，这样以来不仅使轴流水泵发挥最佳效益，也为其并联运行提供最佳性能。陕西水利