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[摘要]阐述梯级泵站运行区间流量调节的重要性，并根据景泰川电力提灌工程实际运行状况，提出造成区间流量不平衡的原因、不利因素以及采取的措施和发展举措。为电力提灌工程的调度运行和管理提供了理论参考。
[关键词]梯级泵站 流量调节 探索
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1020031－01
甘肃省景泰川电力提灌工程（以下简称景电工程）是一项大型电力提水灌溉工程，该工程由于扬程高、流量大、梯级多、装机容量大被列入“中华之最”，成为全国最大的高扬程电灌工程。该工程自投入运行以来，通过30多年的运行经验总结，泵站之间流量匹配显得特别重要。梯级泵站往往由于上、下级间流量配合不当发生弃水或不平衡等情况，导致运行失调，能源浪费，甚至造成事故。因此，级间流量调节是影响梯级泵站运行的主要问题之一。
二、级间水量不平衡原因
由于泵站流量受多种因素的影响，在运行过程中，泵站流量都在一定范围内变化，导致泵站上、下级水量配合失调现象，主要原因如下：
（一）景电灌区的需水量受降雨条件、经济条件以及农作物组成、用水制度、灌水习惯、季节等诸多因素影响，往往变幅较大，很难按设计的灌水章图行水。
（二）水位变化。泵站进、出水池改变将引起泵站扬程的变化，从水泵的工作特性可知，扬程高则流量小，反之则流量增大。
（三）水泵运行期间的影响。泵站投入运行后，随着运行期的加长，设备的老化以及黄河水中泥沙磨损、泵的汽蚀、锈蚀等原因，使泵及管路过流部件表面磨蚀而变得粗糙，水泵密封环间隙增大，导致泵效率及整个泵站装置效率下级，水泵的出水量也随之减小。
（四）水泵并联效应的影响。景电总干泵站大都是24台水泵共用一条出水管道，称为多台水泵并联安装运行。当水泵并联运行时，单机出水量是随着并联机组的加多而递减，即所谓并联运行流量递减效应。
（五）其他因素影响。如同型号规格的水泵，因加工制造精度、安装质量、安装位置的不同，其性能也有一定差异；又如进水池水流的稳定性、有无漩涡、是否吸入空气以及水中泥沙含量等随机因素对流量都有一定影响。
三、影响级间流量不稳定的因素
景电工程不论是一期工程，还是二期工程都由多级泵站组成，并且各泵站装机台数多不相同。泵站投入运行后往往不在预定的设计工况下运行，各泵站的出水量与设计值有一定差异，而且其差异大小随泵站的具体情况而不同。在实际运行中，影响流量不稳定的主要因素有：
（一）开停机频繁。泵站前池水位的稳定性是泵站机组安全平稳运行的基础，由于景电工程由多梯级泵站组成，任一级前池水位不稳定，就会使该泵站或上、下级泵站机组进行开停机调节。
（二）增加能量损耗。如果前级泵站的出水量大于后级泵站的需水量，级间产生壅水，严重情况下会造成弃水，反之，形成缺水甚至会使后一级泵站无法连续运行。在这种情况下，由于景电工程以电动机为传动机，最突出的现象就是增加电能损耗过大，提高了能源的单耗，提高了水的成本。
（三）影响正常灌溉或供水。级间流量不稳定时，虽然通过级间泄水渠道加以调节泵站的前池水位，但影响了泄流渠道的供水或灌溉任务，同时对该泄水渠道的利用率影响更大，造成一定的经济损失。
（四）引发泵站机电设备故障较多。由于级间的流量不稳定，利用机组开停调节级间流量，这样就造成了泵站机电设备故障率的升高，缩短了机电设备的使用周期，更为严重的是部分机电设备工作在非安全情况下，给安全生产造成了一定的威胁。
（五）影响电网的正常供电。景电一期工程一泵站至三泵站单机功率都在1250KW以上，二期工程一泵站至五泵站多为2400KW异步或同步电动机，特别是夏灌大负荷运行期间，利用开停机组调节区间流量，给电网安全可靠运行造成很大威胁：一是机组起动电流大，容易冲击主变电所的变压器及高压电网；二是影响电网的供电质量；三是在夏季高温的情况下电网电气设备容易产生高温，影响电网的正常运行，更为严重的会造成系统消减电力负荷和停止运行来处理电器设备故障和排除发热点，致使梯级泵站不能正常运行。
四、梯级泵站间级流量平衡措施
（一）力求上、下级泵站出水量和需水量基本吻合，达到对应开机。要工作结合实际，多研究水泵单机出水量和并联运行状态下的出水流量，达到上、下级泵站的流量最佳配合。
（二）在出水管上安装回流管通入水池。当前池水位低时开启回流管上的闸阀，使一部分流回前池以减少泵的实际出水量，使前池水位升高；反之，关闭其闸阀，以降低前池水位。
（三）闸阀调节。如果间级水量相差太大，可用管路上的闸阀开阀进行流量调节。此法一般来说是不经济的，因调节量有限，如果频繁启闭易于损坏。但此法简单方便，在小型泵和调节量不大的情况下亦可采用。
（四）采用调节泄流渠道进口阀门开度的改变配置水量来稳定前池水位，这一方法主要用于级间有灌溉、供水情况的调节。
五、梯级泵站级间流量平衡的发展举措
景电工程因扬程高、泵站多，级间流量平衡关系到系统的安全平稳运行、节能降耗、机电设备的使用寿命以及干、支渠道利用率的稳定性，总的来说，关系到景电经济效益的提高。为此，从长远发展来说，主要有以下几种方法：
（一）转速调节。因泵的流量和其转速成正比，改变泵的转速以提高或减小其流量来稳定前池水位，这是一种最经济理想的级间流量调节方法。目前对6KV以上的高压电动机而言，采用变速调节设备复杂，价格昂贵，还难以实现，但它是以后的发展方向。
（二）应用计算机技术。正确合理的应用计算机技术，对上级泵站运行机组的出水量及时监控，对下级泵站的需水要求科学合理地进行组合，达到上、下级泵站机组最佳配合。
（三）精心检修水泵。根据上、下级泵站水泵的实际运行时数和运行工况，及时消能、合理组态。以下级的实际需水要求检修完善上级水泵的出水流量，使之达到最佳要求。
（四）根据运行情况，科学调度、优化调度。充分发挥上、下级泵站的最佳配合，努力做到节能降耗，提高景电的经济效益。
六、结束语
景电工程梯级泵站运行区间流量平衡调节的实施，直接影响着泵站的能源单耗、干渠利用率和经济效益。因此，要编制合理的用水计划，选择较优的泵站运行方式，减少弃水和频繁开停机，努力实现梯级泵站区间运行流量的最佳配合。
作者简介：
何洋，男，汉族，在职研究生，现任甘肃省景泰川电力提灌管理局调度室主任，工程师。
[关键词]梯级泵站 流量调节 探索
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1020031－01
甘肃省景泰川电力提灌工程（以下简称景电工程）是一项大型电力提水灌溉工程，该工程由于扬程高、流量大、梯级多、装机容量大被列入“中华之最”，成为全国最大的高扬程电灌工程。该工程自投入运行以来，通过30多年的运行经验总结，泵站之间流量匹配显得特别重要。梯级泵站往往由于上、下级间流量配合不当发生弃水或不平衡等情况，导致运行失调，能源浪费，甚至造成事故。因此，级间流量调节是影响梯级泵站运行的主要问题之一。
二、级间水量不平衡原因
由于泵站流量受多种因素的影响，在运行过程中，泵站流量都在一定范围内变化，导致泵站上、下级水量配合失调现象，主要原因如下：
（一）景电灌区的需水量受降雨条件、经济条件以及农作物组成、用水制度、灌水习惯、季节等诸多因素影响，往往变幅较大，很难按设计的灌水章图行水。
（二）水位变化。泵站进、出水池改变将引起泵站扬程的变化，从水泵的工作特性可知，扬程高则流量小，反之则流量增大。
（三）水泵运行期间的影响。泵站投入运行后，随着运行期的加长，设备的老化以及黄河水中泥沙磨损、泵的汽蚀、锈蚀等原因，使泵及管路过流部件表面磨蚀而变得粗糙，水泵密封环间隙增大，导致泵效率及整个泵站装置效率下级，水泵的出水量也随之减小。
（四）水泵并联效应的影响。景电总干泵站大都是24台水泵共用一条出水管道，称为多台水泵并联安装运行。当水泵并联运行时，单机出水量是随着并联机组的加多而递减，即所谓并联运行流量递减效应。
（五）其他因素影响。如同型号规格的水泵，因加工制造精度、安装质量、安装位置的不同，其性能也有一定差异；又如进水池水流的稳定性、有无漩涡、是否吸入空气以及水中泥沙含量等随机因素对流量都有一定影响。
三、影响级间流量不稳定的因素
景电工程不论是一期工程，还是二期工程都由多级泵站组成，并且各泵站装机台数多不相同。泵站投入运行后往往不在预定的设计工况下运行，各泵站的出水量与设计值有一定差异，而且其差异大小随泵站的具体情况而不同。在实际运行中，影响流量不稳定的主要因素有：
（一）开停机频繁。泵站前池水位的稳定性是泵站机组安全平稳运行的基础，由于景电工程由多梯级泵站组成，任一级前池水位不稳定，就会使该泵站或上、下级泵站机组进行开停机调节。
（二）增加能量损耗。如果前级泵站的出水量大于后级泵站的需水量，级间产生壅水，严重情况下会造成弃水，反之，形成缺水甚至会使后一级泵站无法连续运行。在这种情况下，由于景电工程以电动机为传动机，最突出的现象就是增加电能损耗过大，提高了能源的单耗，提高了水的成本。
（三）影响正常灌溉或供水。级间流量不稳定时，虽然通过级间泄水渠道加以调节泵站的前池水位，但影响了泄流渠道的供水或灌溉任务，同时对该泄水渠道的利用率影响更大，造成一定的经济损失。
（四）引发泵站机电设备故障较多。由于级间的流量不稳定，利用机组开停调节级间流量，这样就造成了泵站机电设备故障率的升高，缩短了机电设备的使用周期，更为严重的是部分机电设备工作在非安全情况下，给安全生产造成了一定的威胁。
（五）影响电网的正常供电。景电一期工程一泵站至三泵站单机功率都在1250KW以上，二期工程一泵站至五泵站多为2400KW异步或同步电动机，特别是夏灌大负荷运行期间，利用开停机组调节区间流量，给电网安全可靠运行造成很大威胁：一是机组起动电流大，容易冲击主变电所的变压器及高压电网；二是影响电网的供电质量；三是在夏季高温的情况下电网电气设备容易产生高温，影响电网的正常运行，更为严重的会造成系统消减电力负荷和停止运行来处理电器设备故障和排除发热点，致使梯级泵站不能正常运行。
四、梯级泵站间级流量平衡措施
（一）力求上、下级泵站出水量和需水量基本吻合，达到对应开机。要工作结合实际，多研究水泵单机出水量和并联运行状态下的出水流量，达到上、下级泵站的流量最佳配合。
（二）在出水管上安装回流管通入水池。当前池水位低时开启回流管上的闸阀，使一部分流回前池以减少泵的实际出水量，使前池水位升高；反之，关闭其闸阀，以降低前池水位。
（三）闸阀调节。如果间级水量相差太大，可用管路上的闸阀开阀进行流量调节。此法一般来说是不经济的，因调节量有限，如果频繁启闭易于损坏。但此法简单方便，在小型泵和调节量不大的情况下亦可采用。
（四）采用调节泄流渠道进口阀门开度的改变配置水量来稳定前池水位，这一方法主要用于级间有灌溉、供水情况的调节。
五、梯级泵站级间流量平衡的发展举措
景电工程因扬程高、泵站多，级间流量平衡关系到系统的安全平稳运行、节能降耗、机电设备的使用寿命以及干、支渠道利用率的稳定性，总的来说，关系到景电经济效益的提高。为此，从长远发展来说，主要有以下几种方法：
（一）转速调节。因泵的流量和其转速成正比，改变泵的转速以提高或减小其流量来稳定前池水位，这是一种最经济理想的级间流量调节方法。目前对6KV以上的高压电动机而言，采用变速调节设备复杂，价格昂贵，还难以实现，但它是以后的发展方向。
（二）应用计算机技术。正确合理的应用计算机技术，对上级泵站运行机组的出水量及时监控，对下级泵站的需水要求科学合理地进行组合，达到上、下级泵站机组最佳配合。
（三）精心检修水泵。根据上、下级泵站水泵的实际运行时数和运行工况，及时消能、合理组态。以下级的实际需水要求检修完善上级水泵的出水流量，使之达到最佳要求。
（四）根据运行情况，科学调度、优化调度。充分发挥上、下级泵站的最佳配合，努力做到节能降耗，提高景电的经济效益。
六、结束语
景电工程梯级泵站运行区间流量平衡调节的实施，直接影响着泵站的能源单耗、干渠利用率和经济效益。因此，要编制合理的用水计划，选择较优的泵站运行方式，减少弃水和频繁开停机，努力实现梯级泵站区间运行流量的最佳配合。
作者简介：
何洋，男，汉族，在职研究生，现任甘肃省景泰川电力提灌管理局调度室主任，工程师。