卢慧敏 李君

摘  要：通过对九圩港提水泵站特征水位值及扬程的确定、泵装置技术参数和性能试验数据成果的研究以及泵站经济运行时段的简要分析，结合九圩港闸多年运行的实践经验和原则，初步得出九圩港闸站较高效、经济的工程运行方案，同时针对闸站运行提出一些建议。

关键词：闸站运行;水位差 ;工况; 效率; 经济

一、闸站基本情况

南通市九圩港闸建于1959年，距入江口约1300m，位于長江感潮河段，该闸共40孔，闸孔总净宽200m，设计最大瞬时引水流量为1540 m3/s，设计最大瞬时排涝流量1900 m3/s，年自流引江超400潮次，引水量约13亿m3，居南通沿江各引水口门之首，为九圩港沿线开展工农业生产发挥了巨大作用。但随着经济社会的发展，在用水高峰期或枯水年，九圩港闸自流引江水量已不能满足区域内用水需要，需兴建配套泵站提水调峰，九圩港泵站因此开工建设，该站为从长江向内河提水的单向泵站，设计流量150m3/s，扬程0～3.43m（废黄河高程系，下同），安装竖井式贯流泵机组5台套，单泵设计流量30 m3/s，配套电机功率1250kW，总装机容量6250 kW。泵站建成后，闸站将联合运行，向九圩港内河供水。目前，九圩港泵站主体已基本建成，下年度将投入运行，为确保闸站运行安全和提高联合运行效率，本文提前对工程联合运行方法进行了粗浅概括。

二、水闸运行原则

根据南通市防汛防旱指挥部（以下简称“防指”）《关于印发“南通市节制闸、南通九圩港闸水情调度方案”的通知》（通市防[2000]17号），九圩港闸控制的内河正常水位为2.4m，警戒水位为2.8m;正常天气情况下，内河水位低于2.6m，每潮必引;当发生雨涝或预报大雨，水位临近警戒水位或超过时，由市防指下达排水或停止引水指令。

三、泵站特征水位值及扬程的确定

根据《南通市九圩港提水泵站工程初步设计报告》（审定稿，2014.11），九圩港泵站上游引河与九圩港河连接，历年来的正常控制水位为1.8m～2.5m，最高控制水位2.8m;历史最高水位3.97m，历史最低水位0.23m;交通部门规划通扬线航道最低通航水位1.16m，最高通航水位3.81m。九圩港泵站下游引河与长江连接，长江侧水位根据天生港水文站1960～2008年逐日潮位资料分析，历年冬春期（1～3月）水源保证率为95%的日最低潮位为-1.03m，灌溉高峰期（5月下旬～6月中旬）水源保证率为95%的日最低潮位为-0.51m;九圩港闸开闸时的多年平均潮位为2.12m，多年抽水期平均最低潮位平均值-0.69m，二者平均潮位为0.72m。长江侧历史最高潮位5.34m（1997.08.19），历史最低潮位-1.32m（1956.02.29）。长江侧100年一遇高潮位5.46m，300年一遇高潮位5.87m（根据苏水计[1997]210号，采用天生港与江阴站内插）。综上可得表1。

四、泵装置技术参数及性能试验数据

泵站主水泵为叶轮直径3.25m的竖井贯流泵，叶轮中心线安装高程-4.80m，转速105r/min，半调节，叶片可调角度范围-4°～+4°，设计工况叶片安放角为0°;配套电机为卧式8极同步电动机，功率1250kW，额定转速750r/min;齿轮箱为立式平行轴齿轮减速箱，传动比7.14，二级传动，传递功率1250kW。泵站采用平直管进出水流道，竖井布置在进水侧，为两侧进水，出水流道为平直管，出口采用快速闸门断流方式。

根据河海大学的研究成果《南通市九圩港提水泵站泵装置模型试验研究报告》（2014.7），原型水泵装置性能曲线见图1，水泵装置主要性能指标见表2，泵装置最高效率为76.8%。

五、泵站经济运行时段的分析

由泵装置特性图可知，水泵应选择最经济的运行方式，尽量选择在泵装置高效区附近运行，提高装置运行效率，减少电能消耗和运行费用。

以叶片安放角为0°的设计工况为例，随着扬程从0.0m逐渐增大，流量逐步减小（初始时约37m3/s），轴功率逐步变大（初始轴功率约330kW）;至设计扬程1.93m时，流量为30.5 m3/s，轴功率为762 kW;至最大扬程3.68m时，流量大幅减小至15.9m3/s，轴功率增至1118kW，必需汽蚀余量也逐步增大，水泵发生汽蚀的可能性加大。

由此可知，从泵装置经济运行角度出发，为保证装置效率高于70%，水泵宜在1.4m～3.3m水位差内运行;从提水量最大化角度考虑，水泵在保证进出水流道口必须汽蚀余量的前提下，可全时段运行，但在0～1.4m和大于3.3m水位差期间，泵装置运行效率较低。水泵在0～1.4m水位差内建议继续运行，虽然泵装置效率小于70%，但流量大于30 m3/s，且轴功率整体较小，以较少的电能最大程度地实现了引水目标。但是，在水位差大于3.3m的低潮位时段建议停止运行，从九圩港闸记录的长江侧水位--时间曲线图可知，该时段历时较长，水泵运行时，流量小，且轴功率很大。

另外，通过观察九圩港闸引水结束后上游水位的变化情况，初步判断，在即将开闸引水前半小时左右关闭水泵，可有效降低内河侧水位，增加水闸自流引水时间、引水量，降低泵站运行费用。

六、对闸站联合运行方法的建议

1、九圩港河汛期正常控制水位为2.4m，最高水位（警戒水位）2.8m;汛后最低控制水位2.2m。在不符合上述水位条件时，可通过闸站联合调度运行进行控制。

2、当规划受水区需要从长江补水时，应优先启用九圩港闸自引。

3、当自引水量不能满足受水区用水需求时，根据上级防指调度指令，开启九圩港泵站抽引江水补充。

4、泵站运行期间，为保证机组安全运行，要求站下水位不低于-1.03m，站上水位不高于2.8m。

5、九圩港泵站应尽量采取经济运行模式，在保证泵站安全运行和满足供水计划的前提下，应充分利用低扬程工况进行调度。抽引江水时段尽量选择水位差小于3.3m的时段运行;若泵站抽引江水结束后可实现开启水闸继续自流引江，则泵站可在水闸自引前半小时左右关闭，降低内河侧水位，增加水闸自流引水时间、引水量，减少泵站运行费用。

6、在满足提水计划的前提下，通过站内机组调度和工况调节，改善进、出水池流态，减少水力冲刷和水力损失。若水泵发生气蚀和振动，应按改善水泵装置气蚀性能和降低振幅的要求进行调度。当泵站设备或工程设施发生事故时应采取调整运行流量，预防事故扩大的应急调度。