东江泵站前池最低运行水位的探究
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东江泵站前池最低运行水位的探究
摘要:本文利用东江泵站前池水位、西河潭隧洞进口水位、输水管路损失、
水泵特性曲线等基本参数,通过计算,探究东江泵站前池最低运行水位是否可进
行适当调整。
关键词:最低运行水位;有压启动;水泵气蚀性能;许用汽蚀余量;必须汽蚀余量
1工程概述
东江水源工程是为长远解决深圳水源短缺问题,由深圳市政府投资建设的大型跨流域调水工程。工程自惠州市惠城区水口街道东江和马安镇西枝江分别取水,输水主干线全长106公里,经两级泵站提升,跨越惠州两区6个镇(街道)和深圳7区12个街道,在深圳经松子坑、西丽、铁钢、石岩四大水库调蓄后形成一个覆盖深圳全市的供水网络。
东江泵站位于惠州市惠城区水口街道东江上游约6km左岸的廉福地。东江泵
站设计总装机台数为9台,分两期建成。东江泵站一期泵站总装机台数4台,3
用1备,2001年12月28日正式建成通水,东江泵站一期泵站至西河潭隧洞进口
为2根Φ2600的PCP、PCCP输水管,管长约7.65km;东江泵站二期泵站总装机
台数5台,4用1备,2010年11月26日正式通水运行,东江泵站二期泵站至西
河潭隧洞进口前后为2根Φ2600的钢管,中间为1根Φ3600的PCCP输水管,
总管长约7.68km。
西河潭隧洞为无压洞,隧洞断面为4.1m×5.4m,隧洞全长4.89km。西河潭
隧洞出口至永湖加压泵站进水池(不包含元山隧洞)均采用2孔3.2m×4.0m箱涵
输水,箱涵总长约13.8km。元山隧洞为圆形有压洞,洞径为Φ5m,全长约
1.47km。
西枝江取水泵站位于惠州市惠城区马安镇西枝江上游约3km左岸的老二山,
是除东江泵站之外的第二个水源泵站。西枝江泵站设计装机台数为2台,1用1备,与东江泵站一起取水,两个泵站互为备用。
2探究目的
东江泵站一期泵站原设计前池最低运行水位为10.30m,水泵安装高程定为
6.10m;东江泵站二期泵站原设计前池最低运行水位9.91m,水泵安装高程与一期
相同为6.10m。
取水口下游建有东江水利枢纽,为径流式电站,已建成运行十多年,正常蓄
水位10.5m,回水至东江泵站取水口水位约为10.8m,正常情况下东江泵站可维
持在原设计前池最低水位以上运行。但由于近两年东江流域连续干旱少雨,上游
来水少以及东江水利枢纽的其他调度影响,东江水利枢纽水位持续低水位运行时
间长,回水至东江泵站取水口水位低,导致东江泵站前池水位低于原设计的最低
运行水位,为保证泵站及工程的正常运行,对东江泵站前池最低运行水位的探究。
3计算论证
3.1 计算原则
通过东江泵站前池水位、西河潭隧洞进口水位、输水管路损失、水泵特性曲
线等基本参数,计算东江泵站前池最低运行水位。
3.2 东江泵站一期泵站
(1)基本设计参数
东江泵站一期泵站基本参数如下:
进水前池水位:
正常运行水位(m):10.76(珠基,下同)
最高运行水位(m):18.16
最低运行水位(m):10.30
泵站设计流量(m³/s):11.25
装机台数(台):4(3用1备)
(2)水泵技术性能参数
1)型号:VENU V1-1200.1000C
2)叶轮直径(mm):1055
3)运行扬程:
最大扬程(m):26.8
设计扬程(m):21.6
最小扬程(m):11.4
4)单泵流量(m³/s):在扬程21.6m以下运行时,单泵流量不小于3.75 m³/s
5)转速(r/min):定速水泵额定转速495 r/min,变速水泵额定转速495 r/min
调速范围510~302r/min
6)配用电机功率(kW):1150
7)进出水管管径(mm):DN1600/DN1400
8)水泵安装高程(m):6.1
9)水泵运行工况效率和汽蚀保证值
2.1.3 东江泵站二期泵站
(1)基本设计参数
东江泵站二期泵站基本参数如下:1)进水池水位:
设计运行水位(m):10.12
最高运行水位(m):19.03
最低运行水位(m):9.91
2)泵站设计流量(m³/s):15
3)扬程:
最大扬程(m):30.5
设计扬程(m):27
最小扬程(m):11
4)装机台数(台):5(4用1备)
(2)水泵技术性能参数
1)型号:VENU V1-1200.1000C
2)叶轮直径(mm):1049
3)运行扬程:
最大扬程(m):30.5
设计扬程(m):27
最小扬程(m):11
4)单泵流量(m³/s):3.85
5)转速(r/min): 495
6)配用电机功率(kW):1400
7)进出水管管径(mm):DN1600/DN1400
8)水泵安装高程(m):6.1
2.2 东江泵站安装高程要求的前池最低运行水位
2.2.1 东江泵站一期泵站
东江泵站一期泵站水泵安装高程为6.1m,倒灌式安装方式,泵壳顶部高程约7.4m。如最低运行水位调整为8.60m,需满足的条件如下:
首先最低运行水位需要满足水泵的有压式启动方式,即启动运行水面必须比泵壳顶部高程7.4m高;
其次最低运行水位必须满足水泵汽蚀性能要求,即运行水位必须满足水泵吸上高度要求;
最后最低运行水位必须满足吸水喇叭口淹没深度要求,即最低运行水位时吸水口不产生漩涡或水面紊动等情况。
(1)根据水泵汽蚀性能复核
根据装置汽蚀余量的计算公式与水泵安装高度计算公式(倒灌式):
—标准大气压水头(≈10.33m)
—常温下汽化压力水头(≈0.24m)
—吸水管路损失(≈1m)
—许用汽蚀余量,这是确定泵使用条件(如安装高度)用的汽蚀余量,它应大于必须汽蚀余量,以保证运行时不发生汽蚀。
许用汽蚀余量[NPSH]与必须汽蚀余量(NPSHr)的关系如下:
[NPSH]=(1.1~1.5)NPSHr,取1.5
当前池最低运行水位调整为8.60m时,结合出水池水位变化情况(主要受东江泵站运行机组台数影响),推算出一期泵站的扬程运行范围为26.8m~21.6m。通过查水泵特性表,可得吸出高度计算值如下表:
表2.2-1 东江泵站一期泵站水泵安装高度和装置汽蚀余量计算表