李雄辉
佛山市高明区海口泵站 广东佛山 528000
摘要：排灌泵站在我国农业的发展中起到十分关键的作用，然而，排灌泵站机电设备中存在的问题严重影响了泵站的使用，排灌泵站机电设备的技术优化改造势在必行。本文分析了排灌泵站机电设备中存在的问题，并对排灌泵站机电设备的技术优化改造展开了探讨，以期能为有关需要提供帮助。
关键词：机电设备；问题分析；技术优化；改造措施
引言
随着我国农业的不断发展，人们对排灌泵站的要求也越来越高。然而，随着时间的推移，我国许多排灌泵站机电设施逐渐老化，效率下降，出现了各种各样的问题，已经无法满足人们对排灌泵站正常工作的要求。对此，本文分析了现今泵站中存在的问题，并提出了排灌泵站机电设备技术优化改造的措施。
1 机电设备存在的问题及其原因
1.1 水泵存在的问题及其原因
（1）原有的水泵不能满足要求，需更换新水泵，原因主要有：①泵站重新选址建设或是泵站到了使用年限重新建设，泵站原有规模发生改变，旧水泵不能满足新要求；②水泵为“三无”产品；③超过使用年限；④维修更换零部件不经济。
（2）水泵选型不合理，扬程、流量、效率不能满足泵站实际要求。造成问题的原因：①许多泵站建于上世纪六、七十年代，那时水泵及其配套设备规格不全，扬程档次差别过大，没有过多地选择空间；②设计时泵站特征水位缺少，特征扬程计算不准确；③没有进行泵型上的优化比较；④水泵产品质量问题。
（3）水泵汽蚀严重。目前使用的水泵，其过流部件大部分为铸铁材质，长期运行被蚀成蜂窝状，有的出现了穿孔，不少轴流泵站中的泵叶片、叶轮室和口环部分损坏得尤其明显。形成汽蚀的主要原因：①泵站进水条件不好，水流不稳；②水泵安装高程过高；③泵在运行时，转速超过额定功率较多或流量偏大。
（4）水泵异常振动和噪音。原因：①施工时安装精度不够，方法不恰当，降低水泵效率；②水泵在长期使用过程中，水泵轴和电机轴的同心度、垂直度保持得不理想，机械磨损大，偏差超过正常值；③水泵基础强度和稳定性差，在开机时水泵振动致使螺帽松动；④水流条件紊乱或是叶轮叶片破损。
1.2 电机存在的问题及其原因
（1）因泵站重新规划设计，原有的电机与新水泵不配套，需要更换新电机。
（2）过期的、已淘汰的低能高耗产品还在继续使用。低能高耗的J、JO系列电机，因当地政府资金不足，一直没有更新换代。
（3）电机与水泵配套功率不匹配，存在小机带大泵，使得电机长期过载运行，缩短电机寿命，个别站出现过线圈烧毁的事故。另外，大机带小泵，设备不能被充分利用，负载率低，电机能量损耗大。造成这种状况的原因：①泵站设计时，没有经过正确计算，进行合理选择；②泵站运行水位发生较大改变，水泵的轴功率发生变化。
（4）电机在运行中发生异常振动。造成这些问题的原因有许多，应根据泵站的实际情况加以分析，如有的振动可能是水泵引起的，也可能是电机安装的地面不平造成的，电机与水泵安装精度不够和电机本身的原因也可能引起振动异常。
（5）电机自身电气及机械的故障。电气故障如短路、断线、过载及绝缘老化等；机械故障为定、转子磨损受潮和轴承弯曲、磨损等。
1.3 变压器及电气设备存在的问题及其原因
（1）高耗能或被淘汰的变压器在一些泵站中还在继续使用。
（2）因泵站更换新的水泵和电机，原有的变压器容量不能满足要求。
（3）原有变压器选型不合理。使负荷、效率、功率因数等明显偏低，或低压送电线路过长，电压降超过7%，或泵站内电动机运行时，电压低于变压器出线端电压的90%。原因：①设计上缺陷，没有考虑到泵站负荷变化的特点；②泵站原有负荷情况发生了改变。
（4）泵站变压器运行时经常发生各种故障。如线圈故障、铁芯故障、异响、漏油等，因为管理制度不到位，缺少技术人员和资金限制等因素，使得泵站日常维护和检修不到位，造成设备带病工作，问题长期得不到解决。
（5）没有进行经济比较，有的泵站只有一台主变压器，没有站用变压器，在泵站停机检修或是冬季不运行时，主变压器还要维持站内生产生活用电，造成能源的浪费，增加了泵站的经济成本。
（6）开关柜元件在设计中考虑不周，选值过大，发生故障时，不能及时跳闸，过小易出现过早跳闸现象，设备不能正常启动。
（7）电气元件选用的产品质量不合格、安装不规范、超期和淘汰产品继续使用等问题，在泵站中具有普遍性。
1.4 管路存在的问题及其原因
（1）进、出水管年久失修，锈蚀严重引起漏气漏水。
（2）轴线进水水平出水的混流泵管线长，管径小，弯头、阀件多，80%的泵站管路出口使用的是直管，水头损失大，管路效率低。
（3）进水管口悬空高度过大，引起管口附近淤积。或管路淹没深度过小，造成吸水困难，产生漩涡。
（4）个别泵站出水方式为“高射炮”式出流方式，扬程损失大，能源消耗高。
受建站时资金、施工质量、产品质量、设计等因素的影响，加之在以后的运行中没有得到足够的认识和重视，维修保养不及时，或没有资金来源得不到更换，问题越来越多。
2 机电设备技术优化改造的原则
（1）从实际出发，因地制宜，在原有工程和设施的基础上进行讲究实效的改造。
（2）机电设备修复改造工作要力求较高技术水平。尽量采用新技术、新工艺和先进设备，对设备进行综合技术改造。
（3）改造方案应进行充分论证，经济比较后选定，与改善运行条件相结合，改造后的泵站要取得多年平均效率最高和较高的渠系水利用率。
（4）设备改造时不影响泵站正常运用。
3 机电设备技术优化改造的目标
（1）提水量达到或是超过设计要求。
（2）达到泵站八项经济技术指标。
（3）机泵设备完好率达到95%以上。
（4）泵站效率η≥54.4%
（5）能源单消耗е≤1.35kg/（kt?m）
4 机电设备技术优化改造措施
4.1 水泵的技术优化改造
（1）更换泵型的技术改造。在更新方案设计中，不能简单地用与原有设备型号、性能相同的新设备去代替老设备，而是应按照泵站规划的灌排面积，复核泵站的特征水位，确定设计扬程和流量，对比不同的方案，选择最优的泵型。尽量选用国家最新标准的水泵产品，采用高比转速代替原低比转速，在混流泵与轴流泵、混流泵与离心泵之间选择时，优先选择混流泵。
（2）增大泵型的更新改造。在进水池尺寸比较富裕的泵站，考虑更换大一级的泵型。
（3）维修更换水泵部件的改造。为了节省资金，减小工作量，对一些不符合要求的水泵进行维修、更换零部件，较高扬程的混流泵可换用比转数300/350的转轮，扬程低的换成比转数为500的。轴流泵的叶轮、叶轮室和导叶体等根据情况更换。
（4）效率不理想的水泵改造。通过车削、变角、调速等手段，使水泵工况点在高效区内工作。对比转速低的混流泵，采取车削叶轮直径的方法；导叶式混流泵和轴流泵则主要是通过调节叶片角度来满足改造要求。
（5）防止水泵发生汽蚀的方法有：①降低水泵安装高程，使H吸≤H允吸；②降低水泵转速；③改变叶片的安装角度；④改善进水池水流条件；⑤及时清理拦污栅处的柴草，防止水位发生较大改变。
（6）因安装方法不当造成水泵问题的，对水泵泵轴进行校正维修或更换，做好密封，调整位置与动力机同心，坚固螺栓。基础不好的结合水工改造，使其底座强度加强，达到稳定要求。
4.2 电动机的技术优化改造
（1）对已淘汰的、质量差高耗能的电机予以更新。应以Y系列新型节能电机替换J、JO系列电机。在选择电机时，要考虑电机发热、电网电压波动、电机容量级差等因素，所选电动机容量比水泵要求的容量要适当大些。一般水泵样本给出了配套电机的功率，也可以根据以下公式计算：
式中，Pm——配套功率，kW；
γ——水的容重，N/m3；
Q、H、η——水泵工作范围内的最大轴功率所对应的水泵的流量，m3/s，扬程，m，效率，%；
η传——传动效率，%；
K——电动机的功率备用系数，参考表选用。
选用的电机其额定电压应和供电线路电压相一致，转数要和水泵转数相近。
（2）电机的平均负载在70%以上时较为合适，容量过大则损耗大、效率低，过小会引起长期过载、缩短电机寿命或是烧毁线圈。根据《泵站技术改造规程》要求，电动机的实际负载率β<0.5时，应按配套要求进行调整或更换。
（3）电机振动问题的解决。处理方法：首先检查是不是水泵的原因造电机振动异常，其次需将电动机安装在平稳底座上，保证平衡性；再者需校对转子和联轴器平衡；还有就是校直转轴，将皮带轮找正后镶套重车。
（4）电机自身故障的处理。根据故障的类型找出原因，加以排除维修。
4.3 变压器及电气设备的技术优化改造
（1）对于绝缘等级在B级以下，且使用年限在30年以上的变压器应予以报废。有些油浸变压器虽没有达到使用年限，但是经修复达不到安全使用标准或是不经济的，也应予以报废。根据供电系统的电压等级、泵站的用电负荷、电机电压等条件，确定变压器容量，做到经济环保。
（2）变压器根据故障的部位，发生的种类和现象，分析可能的原因，做出相应的判断和处理。做好变压器的大修和小修工作。
（3）原来没有站用变压器的泵站，通过经济分析觉得可以降低用电成本的，应根据当地
的条件进行增设。
（4）对于电气设备、开关柜、线路达到报废标准的，或是经修复后不安全不经济的，也应报废，选用更先进、更可靠、更安全的产品。
4.4 管路的技术优化改造
（1）减少管路沿程阻力损失。更新的管路尽量使用新型管材，选择内壁光洁度高的，根据实际情况缩短长度，加大出水管路直径。
（2）减少管路出口的局部阻力损失。如在出口段采用渐扩管，以增大出口口径；使用轻质拍门，增大拍门开启角度；取消不必要的变头和闸阀等。
（3）进水管口悬空高度过大，或管路淹没深度过小。通过降低水泵安装高程，加长进水管，增加淹没深度或是加盖灭涡等方法，增大出水量，消除杂音和振动。
（4）管路的改造要结合进、出水池的改造，把高射炮出流方式变为淹没式出流，减少扬程和能量的损失。
（5）正确安装管路，防止漏水漏气发生。
5 结语
总之，排灌泵站是城市防洪排涝系统中的重要组成部分，但我国大部分排灌泵站的机电设备都存在严重老化的现象。因此，排灌泵站机电设备更新改造，应先进行安全鉴定，查明机电设备病险原因，进行安全复核，比选更新或改造方式，确定满足泵站供水安全的更新改造方案，对泵站机电设备实施更新或改造，并对泵站运行进行信息化管理，以确保泵站机电设备安全和有效长期运用。
参考文献：
[1] 黎兵根，廖禹. 新余市农村排灌泵站运行管理体制改革的探索与实践[J]. 水利发展研究. 2015（04）
[2] 冯明兴. 连云港临洪西泵站水泵更新改造设计[J]. 通用机械. 2015（05）
论文作者:李雄辉
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/16
标签：泵站论文; 水泵论文; 电机论文; 机电设备论文; 管路论文; 变压器论文; 扬程论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;