摘要：白石涌水系发源于五桂山长命水，主干河长约11.0km，总集雨面积31.78km2，下游约4.0km受岐江河水位影响，上游两条支流分别建有金钟水库和石榴坑水库，集雨面积分别为4.24km2和2.38km2。白石涌流经中山市中心城区，暴雨期间，下游出口受岐江河洪水顶托，河涌过流能力不足，造成局部城区出现“水浸街”现象，经论证，提出在白石涌、发疯涌出口兴建排涝泵站。
关键词：潜水贯流泵 泵站直流系统 应用
1.工程介绍
白石涌外排泵站工程包括新建泵站、水闸及华光路交通桥各一座。其中白石涌水闸布置在白石涌出口现状华光路交通桥外侧，水闸闸室与交通桥净距16.6m，水闸闸室中心线与河道中心线重合。泵站布置在水闸右侧，泵站中心线与水闸中心线呈14.4°，二者净距约14~18m。泵房内河侧依次布置清污桥、引渠，由于泵站前池穿过华光路，因此需在前池上架设交通桥一座，新建交通桥左侧接华光路旧桥，右侧接华光路，交通桥桥面顺水流方向宽度24m（与规划道路一致，其中行车道宽15m）。
本次设计采用泵站、水闸和交通桥结合布置的方式，其总体布置紧凑，工程征地、拆迁费用少。
2. 机电及金属结构
2.1水泵的确定
白石涌泵站设计排涝流量应不小于135m3/s，经综合比较，采用6台机组，单泵流量不小于22.5 m3/s。
根据水泵厂家提供的资料，泵站水头损失约为1.00m，故水泵设计扬程、最大扬程分别为：
H设计＝2.04－1.04+1.00＝2.00m；
H最大＝2.34－（0.24）+1.00＝3.10m。
根据以上设计参数及机组台数，选择型号为2600QG-2.0/25型潜水贯流泵，叶轮直径2600mm，转速145r/min，叶片安装角度为0°，配套电机功率1000kW。
2.2泵型比较
白石涌泵站属于大流量、低扬程的泵站，经比较采用潜水贯流泵。潜水贯流泵与立式轴流泵从以下几个方面进行技术经济比较：
1、从使用功能角度分析，潜水贯流泵结构简单，造价较低。
2、从水泵效率角度分析，潜水贯流泵比立式轴流泵效率要高3~5%。
3、从运行管理角度分析，潜水贯流泵电机与水泵为整体结构，管理及维护工作量小。
4、从机电设备投资角度分析，6台叶轮直径为2600mm的立式轴流泵（含调节机）配6台1000kW的同步电机价格约为2160万元；6台叶轮直径为2600mm的潜水贯流泵价格约为1800万元，潜水贯流泵比立式轴流泵设备投资省。
综合比较两种泵型的优缺点，选用6台叶轮直径为2.6m的潜水贯流泵方案，运行维护工作量较小、土建及机电设备投资节省，相对立式轴流泵的优势明显。国内已有5~6个厂家具备大型潜水贯流泵生产能力，建议生产过程加强前期试验研究，通过模型试验优化水泵结构布置，优化进出水流道尺寸。
综上所述，我们推荐采用6台叶轮直径为2.6m的潜水贯流泵机组，其中2台水泵采用“S”形叶片，实现反向抽水功能。
2.3电气主接线
白石涌泵站装设了6台潜水贯流泵，每台泵所配的异步电动机功率为1000kW，根据生产厂家提供的技术资料，电动机额定电压为10kV。本工程电源采用两回10kV进线，因机组台数较多、10kV馈线多，10kV母线采用单母线分段接线，馈线均采用放射式方式给各用电设备配电。主接线见图BSCBZ-CS-DQ-01。
水泵机组启动方式选择：本工程水泵机组电动机功率虽较大，但采用了高压供电，且泵站距离地区变电站较近，经计算直接启动能满足起动压降要求。
无功功率补偿：水泵电机功率因素COSφ＝0.85，为减少线损和电压损失，提高泵站功率因素，采用并联电力电容分散单独补偿方式，每台水泵电机配备400kvar电容补偿装置，补偿后功率因素可达0.93以上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆380V配电系统在低压配电室装置电容柜集中补偿，补偿后，10KV侧功率因素可达0.93。
380V站用电：380V站用电设备安装功率为447kW，计算负荷视在功率约为199kVA，选用2台160kVA的干式变压器做为站用变，平时投入一台变压器运行，带泵站日常用电负荷，另一台拉闸停电，可向电业部门申请减容，防汛期投入两台运行，两台变压器可互为备用，如此，即可以提高站用电可靠性，又节约电能，减少了基本电价费。
两台变压器各自设单独母线，母线之间设联络开关，两台变压器分裂运行，低压负荷电源均由低压配电柜经电缆放射式供给，水闸及清污机、皮带机现场放置动力配电箱。
2.4二次接线、继电保护
泵站直流系统采用成套免维护铅酸蓄电池直流屏，直流电压选用220V，蓄电池容量选用70Ah，直流电源主要供高压设备的操作、保护、信号及自动装置用电。
全站电量测量二次额定电压采用100V，额定电流采用5A。为保证电气设备安全运行、提高泵站自动化水平，10kV进线、PT、电动机出线、站用变出线均配置CRD-2000系列微机综合保护测控装置对10kV进线、电动机、站用变等设置保护：
2.5监控系统
本泵站计算机监控系统按照“安全可靠、先进实用、符合国情的原则进行设计,利用自动化、通信、计算机网络和图像传输技术，对泵站实现自动监视和现场控制，达到工程管理的科学化、现代化，提高工程的安全性、可靠性，泵站的部分辅助设备，为运行检修方便，可采用就地控制。
2.6主要机电设备选择
10kV高压配电装置选用铠装移动式成套开关柜（KYN28A-12），配置VD4-10型真空断路器，开断电流采用25kA；10kV进线、站用变压器、电动机保护选用RCD-2000系列微机保护测控装置；高压电压互感器选用JDZJ-10系列环氧树脂浇注型电压互感器；高压电流互感器选用LZZBJ9-10系列环氧树脂浇注型电流互感器；避雷器选用Y5C有间隙金属氧化锌避雷器；直流电源装置选用GZDW系列成套免维护铅酸蓄电池直流电源装置，控制屏选用PK型。
2.7机电设备布置
泵站的变配电室及中控室均布置在泵房，其内布置相应的高低压配电装置、变压器设备；中控室内布置计算机监控台、现地监控屏(LCU)、直流电源装置、音响报警装置和电气主接线模拟屏等；机组旁装置高压接线箱和电机正反转所需的相序转换柜。
3 金属结构
按工程总体布置，金属结构分为排涝泵站及水闸两大部分。其中排涝泵站部分的金属结构从内河向外河依次布置12套带自动清污装置的拦污栅、1套运输污物的皮带运输机、6扇前池检修闸门、6扇出口工作闸门以及相应的启闭设备；水闸部分金属结构为4扇工作闸门以及相应的启闭设备。所有闸门及埋件外露面均采用喷稀土铝合金及涂料封闭防腐；拦污栅采用热镀锌防腐；所有紧固件均为不锈钢；所有埋件与水封接触面均贴焊不锈钢板。
3.1 水闸闸门及启闭设备
1. 水闸工作门：在水闸建筑物上设置4孔挡水工作闸门，型式：露顶式，孔口尺寸8.0×4.34m，孔口数量4孔，闸门数量4扇，底槛高程-2.0m，设计水头2.1m，静水启闭，双向止水，闸门两侧采用P型橡胶止水，闸门采用平面钢闸门型式，滑块支承，闸门按照双吊点设计。采用4台QPQ2×160kN固定卷扬机进行启闭，平时处于闭门状态。
4 防雷及接地装置
主厂房、管理楼各层柱的砼结构钢筋同基础底板及柱连通，形成接地网。变压器中性点及外壳、避雷器、配电柜外壳、电缆保护钢管、电缆金属外皮、正常不带电与带电体绝缘的金属、构架等均需可靠接地。变压器中性点接地、保护接地、避雷器工作接地、计算机监控系统接地共用接地装置，接地电阻不大于1Ω。
5 结论
白石涌外排泵站工程的建设，既满足汛期排涝要求，平时又可引水冲污，保持河涌水位，增加河涌水容量，形成河涌水景观，循环内河水体，增强水体自净功能。本工程集蓄水、排涝、改善水景观等多功能为一体，其排涝能力达到现行设计标准，同时满足安全、美观、经济等要求，工程技术上可行，效益显著。
参考文献
[1]平面S形流道双向轴流泵装置水力模型研究[J]. 汤方平,刘超,王国强,谢伟东,周济人,成立. 农业机械学报. 2003(06)
[2]“S”翼型叶片双向轴流泵设计[J]. 汤方平,刘超,周济人,袁家博,成立,鄢碧鹏,谢伟东. 水泵技术. 2002(05)
论文作者:罗向明
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/20
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