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104m3/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 8×8m3/s 新泵站设计流量 4×10m3/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。
图一 节能型侧开式拍门结构图