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湖南力威泵阀设备有限公司

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节能型侧开式拍门在黄河大堤张庄提排站的应用

             来源:湖南力威泵阀设备有限公司 阅读:2034 更新时间:2011-12-31 13:09

1、工程概况:

张庄提排站工程位于河南省台前县吴坝乡北张庄村西北约100m临黄河大堤的背河处,担负提排金堤河洪涝水入黄河的任务。金堤河是黄河下游一条支流,根据《金堤河流域综合治理规划》,泵站能力需排除金堤河五年一遇洪涝灾害,泵站总的排水规模为104 m3/s,以保障金堤河滞洪区安全度汛的需要。

工程主要由旧泵站、新泵站及进出口工程、变电站、围站堤及进水涵洞、金堤河分水闸、进水渠、退水渠、管理房等部分组成。

旧泵站于1978年建设投运,装有8台64ZLB-50立式轴流排水泵(由上海水泵厂于1976年生产),单机设计流量为8m3/s,设计扬程为7m,目前排水规模为64m3/s,水泵转轮直径为1.54m,配套电动机型号为TDL215/31-24,电压为6.3kV,额定转速为250r/min,功率因数为0.9(超前),单泵配套电动机容量为800kW,配套电动机总容量为6400kW。配套出口拍门采用卷扬机悬挂式拍门。规格为2200mm×2200mm。由于运行多年,黄河和金堤河河势变化,泵站引出水两侧河床高程淤积,泵站的运行条件已随此变化。

泵站投运至今已有30年,电站各种机电设备使用年限均超过水利部颁布执行的《泵站技术管理规程》SL255-2000有关规定。因此,在保证进出水流道及水泵基础埋件不作变动的情况下,对8台轴流泵和拍门进行更新改造,以满足泵站运行的要求。

新建泵站的排水规模为40m3/s,新泵站装设4台立式轴流排水泵,单泵流量为10m3/s,单泵配套电动机容量为1000kW,电压为10.0kV,配套电动机总容量为4000kW。装有由湖南力威制造的节能型自由侧开式拍门4台,型号为:LVH7416HX-15C 规格为2200×2200。对旧泵站8台拍门进行了改造,型号同样为: LVH7416HX-15C规格为2200×2200.新旧两个泵站共安装拍门12台。

2、泵站的主要参数

2.1:水位:内河水位:最高运行水位 40.5m,设计水位 39.5m,最低运行水位38.0m。外河水位:最高运行水位 45.87m,设计水位44.95m

2.2:扬程:泵站特征参数:最大净扬程7.87m,设计净扬程 5.45m,最小净扬程 4.45m

2.3流量:旧泵站设计流量  8×8 m3/s 。

新泵站设计流量  4×10 m3/s 。2.4流道水力损失:水泵在设计净扬程,设计流量运行时:新泵站水力损失△h=0.77mH2O,旧泵站水力损失△h=0.51mH2O。新泵站水泵在其它工况运行时,流道水力损失△h=7.72×10-3Q2(mH2O);旧泵站水泵在其它工况运行时,流道水力损失△h=7.95×10-3Q2(mH2O),其中Q为水泵流量。

注:上述水力损失计算从水泵出水管(弯管)出口开始至河道拍门处。

3、节能型侧开式拍门的特点和技术参数      

节能型侧开式拍门是由水资源与水电工程科学国家重点实验室(武汉大学)研制的创新产品,荣获2007年度大禹水利科学技术奖二等奖,2008年水利部最具推广价值的创新产品。其主要特点和技术参数如下:

3.1:门瓣较轴采用上下同轴原理,防止因上下铰链不同轴产生拍门因磨损造成的安全事故,采取竖向布置,并向内倾斜一定角度,利用门瓣的自重水平分力作为闭门动力,达到减少拍门开启阻力和自动闭门的目的。

3.2:阻力系数≤0.1,水头损失≤0.04m,拍门的最大开启角度可达到85º-100º以上,装置效率可达73%以上,与悬挂式拍门相比,介质流速高1/3,流量大1/3,节约电能22.5%以上。

3.3:设计理念新颖,运行轨迹独特,由于选择了最佳竖向倾角,阀板先慢关,后快关,所以形成了拍门的最佳启闭速度,采用双门侧翻设计,运行行程是悬挂式的1/2,而且消除了水锤。

3.4:门铰主体为碳钢结构件材料,铰轴为不锈钢材料,轴套是以铜合金为基体的防水含石墨润滑铜套,配合偶件不会锈蚀,使用寿命可达30年以上。

3.5:无论是淹没状态还是不淹没状态,都能启闭自如。涵洞内介质压力大于拍门外部背压时,拍门就自动开启,涵洞内介质压力小于拍门外部背压时拍门自动关闭。

3.6:无需辅助装置,降低设备投资和土建成本,不需要人工操作,维护保养方便,运行安全可靠,又能消除撞击力和水锤。

3.7:既有法兰连接式安装,新建泵站采取预埋式安装,改造旧泵站采取法兰连接式安装,既简单又牢靠。3.8节能型自由侧开式拍门,设计理念新颖,创新性强,是对传统拍门结构设计的突破,整体结构达到了国际先进水平,设计理念先于国际水平。       

4、新建泵站拍门遇到的问题解决方法,对于新建泵站4台拍门来说,由于设计和施工都按照原定计划进行,非常顺利。具体进程如下:

4.1:对出水口按照泵站设计规范使用垂直角10度,保证了拍门自重能够在无内压时可靠关闭。

4.2:侧开式拍门上下铰链采用不锈钢同轴技术。由于拍门运行周期达到一定时间,如某止回装置由于上下铰链不同轴受力不均匀,铰链和轴会产生磨损偏移,轻则产生密封不严,重则产生门瓣掉落,易引发安全事故。

4.3:新泵站安装拍门采用一次预埋。首先保证安装垂直角度和水平角度和设计一致,其次对施工进度可以有效保证,当意外情况外河水位暴涨时,拍门起到防患作用。一般情况要考虑到拍门交货周期为40天到60天,如果工期较紧,可以先装预埋件,一般交货周期在15天左右。

4.4泵站拍门安装在封闭型压力水箱时,应考虑拍门吊装入口尺寸大于拍门最大外形尺寸。

 5、泵站拍门改造中遇到的问题解决方法,对于旧泵站8台拍门改造来说主要体现在以下几点:

5.1与泵站旧拍门的安装连接方式的选择,先要对原建筑物预埋基础进行评估,由于旧泵站从1978年运行以来已经具有30年时间,要评估的主要内容有:

5.2橡胶密封件的老化问题;

5.3预埋件的锈蚀程度;

5.4预埋件尺寸对拍门的影响.经过和金提河建设管理局和黄河设计院的三方现场评估和试验:基础主体完好,可以继续保留,橡胶密封件因老化问题完全去除。由于长期淹没水中,锈蚀程度不严重,对锈蚀部分进行了除锈防护处理,采用法兰连接。由于以前的安装图纸已经完全找不到,所以对所有预埋螺栓孔距尺寸必须重新测量。  

6、结语     

张庄电排站是黄河流域河南省最大的泵站之一,泵站总的排水规模为104m3/s 。总装机 10400kW,因为2009年汛期处于干涸,没有实际运行,按照理论估算如下:按照比悬挂式拍门节约电能22.5%计算,如:一年连续运行按三个月合2160小时,电费按0.4元/度计算,采用由湖南力威生产的节能型侧开式拍门12台,可以节约电能:505.44万度.可以节约电费:202.176万元。

通过对张庄电排站的新泵站建设和旧泵站的改造,明显看出,节能效果显著,值得各泵站大力推广使用节能型侧开式拍门,为我国泵站节能降耗事业做出更大的贡献!金提河建设工程管理局在张庄电排站采用节能型侧开式拍门,不仅为国家节约能源,积极响应国家提倡资源节约型、环境友好型号召,而且对实现水资源合理开发、有效保护、高效利用,确保经济社会又好又快的发展具有重要意义,同时为金提河两岸人民造福子孙后代。


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