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引言

藺家壩泵站工程位于江蘇銅山,其一期工程建設設計流量75m3/s,選用2800ZGo25-2.0型后置燈泡貫流泵4臺,水泵葉輪直徑2.85mm,單機設計流量25m3/s,單機配套功率1250kw,總裝機容量5000kw。

1水力機械分析

1.1水力機械設備材料

根據藺家壩泵站的流量設計,泵站裝機4臺。水泵葉輪中心安裝高程26.50m,電動機與水泵采用行星齒輪箱傳動方式,轉動比為1:6.25。主廠房內安裝1臺320/50kN的橋式起重機,橋機跨度13.50m。藺家壩泵站水力機械設備材料如表1所示。

表1藺家壩泵站水力機械設備材料

1.2泵站結構分析

泵站供水系統僅考慮機組的技術用水,供水對象有:水泵組合軸承、齒輪箱軸承以及葉片調節機構的油冷卻器、主軸填料密封等。供水系統擬從流道進水側取水,通過供水泵直接向機組供水,技術供水總管與生活區供水塔相連通。

排水系統由滲漏排水和檢修排水兩部分組成。機組各種冷卻水、工作用水、滲漏水集中排放到集水井后,再由安裝在水泵層上的兩臺滲漏排水泵排出。滲漏排水泵選用150TosG20-33/5型潛水深井泵2臺。檢修排水是在機組檢修時排出單泵流道內的積水和上下游檢修閘門的漏水,選用250TosG125-32/2型潛水深井泵2臺。

油系統主要有透平油系統和油處理系統組成。透平油系統由高壓油系統和潤滑油系統組成。高壓油系統主要用于葉片調節機構操作用油,全站共設4套調節機構,共用2套油壓裝置,其裝置由設備廠配置。潤滑油系統主要用于機組軸承潤滑和齒輪箱用油,4臺機組潤滑用油總量約為300.01/mn,油壓為0.2～0.4MPa。

2電氣系統設計

藺家壩泵站工程用電負荷等級為二級。泵站配置T1250-8/1180型同步電動機4臺(1臺備用）,單機功率1250kw,額定電壓10kV,配wK1F-11D/2微機型勵磁系統,總裝機容量5000kw。

該工程從220kV桃園變電所35kV兩組母線上各引1回35kV電源線,導線型號為1GJ-185,兩回路同桿架設,長度約為16km。另由藺家壩35kV變電所引1回10kV施工電源線,工程建成后作為生活區供電電源,導線型號為1GJ-70,長度約為8.5km。

泵站配置sCB9-6300/35×(1±5）%/10.5kV型主變壓器和sC9-400/35×(1±5）%/0.4kV型站用變壓器各2臺。變電所35kV配電裝置選用KYN10-40.5型金屬封閉手車式開關柜,共12臺:10kV配電裝置選用KYN28B-12鎧裝中置式金屬封閉開關柜,共9臺:0.4kV配電裝置選用GHD5（MNs）型抽屜式開關柜,共11臺。

35kV變電所采用屋內式,站、變合一的管理方式,共分3層,布置在主廠房南側的副廠房中。一層主要布置主變壓器、站用變壓器、10kV開關柜、0.4kV開關柜、直流電源屏、勵磁系統裝置和現地監控屏(1CU）:二層主要布置35kV開關柜、通信遠動設備、微機型保護裝置屏、計算機監控設備和其他輔助設備:三層主要設置電工試驗室、維修室、工具室、會議室、辦公室、接待室和活動室等輔助性房間。

沿泵站35kV架空線路全線架設0PGw復合光纖作避雷線,并兼作與電力系統調度通信的信道。在35kV終端桿、35kV母線、10kV母線及10kV真空斷路器柜內各裝設一組氧化鋅避雷器,作為變電所雷電侵入波和操作過電壓的保護措施。

該工程設置一套智能型直流電源裝置供電氣設備的操作保護用,其額定電壓為DC220V,容量為100Ah:通信電源設置一套額定電壓為DC48V,容量為150Ah的智能型直流電源系統。

3自動化控制系統設計

3.1自動化系統的組成

藺家壩泵站與調度層主要交換音頻、視頻等數據類型,因東線一期工程總體自動化系統在本階段尚未確定,故對總體自動化系統網絡結構暫按高速以太網考慮,傳輸媒介為光纖。為實現與調度層的聯絡,在該工程主控級的2臺光端交換機上分別預留一個傳輸速率為1000MB/s的接口,主控級通信服務器通過此接口與調度層聯絡。

南水北調東線工程為有償供水,對工程管理效率要求較高,故設置泵站計算機綜合自動化系統,以實現"無人值班、少人值守"目標,達到減人增效的目的。從整體結構來看,藺家壩泵站工程自動化系統主要由計算機監控系統、工程自動監測系統和視頻監視系統3部分組成,如圖1所示。

圖1自動化系統網絡結構拓撲圖

3.1.1計算機監視系統

計算機監視系統對泵站主機組、公用及輔機、高低壓配電設備的運行進行監控,并提供設備運行統計、操作指導等輔助功能。

3.1.2工程自動監測系統

工程自動監測系統構建該泵站運行管理單位辦公局域網的硬件平臺,完成生產運行和管理信息的存儲和發布工作,并提供數據查詢和外傳的接口,如圖2所示。

圖2工程自動監測系統拓撲圖

3.1.3視頻監視系統

計算機監控系統的監控對象主要有:4套主機組、2臺主變壓器、2臺站用變壓器、35kV和10kV母線、35kV和10kV側電壓互感器、油壓系統、排水系統、供水系統、壓縮空氣系統、防洪閘門、清污機、快速閘門、直流電源系統和機組勵磁系統等。自動監測系統監測對象主要有:泵站上、下游水位,單泵機組流量及揚程,工程運行時的揚壓力及土壓力等。

視頻監視系統監視對象有:上、下游水面:防洪閘啟閉機房、主廠房各層設備、燈泡體內機組、貯油間、變電站各層內的設備:電纜夾層、電纜豎井、電纜隧道:安裝間、檢修橋、交通橋、攔污柵、防洪閘門、副廠房門前道路、廠區大門和廠區道路等處的實時情況。

3.2自動化系統設備組成和功能分析

泵站綜合自動化系統采用分層分布開放式結構,由主控級、現地控制層級組成,兩者間的通信采用具有冗余功能的環形光纖以太網。主控級主要設工程師/操作員工作站(2臺,互為冗余）、自動監測主機、網絡通信服務器、網絡打印機和視頻硬盤錄像機:現地控制層級設10臺以P1C為核心的控制屏,其中機組現地監控屏4塊、公用(變電所及輔機）監控屏1塊、快速門監控屏1塊、事故門監控屏1塊、防洪閘門監控屏1塊、清污機監控屏2塊。

自動化系統具有數據采集與處理、屏幕顯示、制表打印、遠方監控、遠方/現地啟停操作、葉片自動調節、機組效率計算、場景遙視、系統自診斷、語音報警、各對象運行狀態實時監視等功能,可實現遙控、遙調、遙視、遙測、遙信,可實現"無人值班、少人值守"目標。

4結語

藺家壩泵站綜合自動化控制系統安裝完成后,先后經歷了泵站機組試運行、江蘇段試通水運行以及南水北調東線試運行檢驗。從實踐應用效果來看,該泵站綜合自動化控制系統整體運行情況良好,數據采集準確,達到了設計的預期目的,可實現遙控、遙調、遙視、遙測、遙信,可實現"無人值班、少人值守"目標,同時創造了較好的社會、經濟效益。