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【摘 要】机电工程是供水改造过程中的关键项目。如何保证机电工程的安全、可靠、经济运行，对确保供水改造工程的安全开展、顺利进行、可靠供水都具有重要的实践意义和参考价值！
【关键词】供水改造；机电工程；工程特点；解决办法
毫不夸张地说，机电工程是供水改造过程中的关键项目。如何保证机电工程的安全、可靠、经济运行，对确保供水改造工程的安全开展、顺利进行、可靠供水都具有重要的实践意义和参考价值！
1.供水改造过程中机电工程的特点
1.1 通常来说，工程建设地点所在地区人口众多，征地、施工难度大，且点多线长。
1.2 泵站运行时问长，对工程的可靠性要求高。工程投产运行后，除对水工建筑物进行维护期间需要停水外，机组需长期连续运行，以保证沿线的正常供水.
1.3 泵站运行工况复杂。为了尽快发挥工程效益，原有泵站需在全部改造工程竣工前利用原输水系统投入运行——如此这般，便造成了新旧系统串、并联运行的问题。如果水库可调节库容较小，则会导致系统的调度非常复杂。
1.4 泵渠联动和全线水力过渡过程的调节与控制至关重要。由于泵站之间输水道的容量小，一旦出現事故断电过程，不仅会引起泵站水锤，机组倒转，影响泵站的运行安全，而且可能导致明渠溢流和隧洞内明满交替流的产生，因此泵渠联动和全线水力过渡过程的调节与控制十分重要。
2.对供水改造机电工程建设存在问题应采取的解决办法
任何供水改造工程来都力求“安全、文明、优质、高效”，因此应结合机电工程的特点在反复论证的基础上，对机电工程建设与管理过程中存在问题采取相应的解决办法。
2.1明确目标，对机电工程合理定位。
为了节约成本提高工程效益，建议机电工程的建设务必明确目标：泵站按“无人值班、少人值守”设计；分水点按“无人值班”设计；调度中心按“少人值班”设计——这些目标对机电工程的设计、制造、施工、安装、监理和建设管理等各环节都提出了很高要求，所以相关工作人员及部门务必落实。
2.2主要机电设备的合作生产方式。
2.2.1在电动机生产方面，采取“国内总包，国内外联合攻关设计，国内制造，国外厂商负责制造过程质量控制，国内外厂商共同署名，电动机的推力轴承采用进口”的方式。
2.2.2在水泵生产方面，采取国内外合作的方式：国内总包，国外负责设计和质量控制；泵站的水泵转轮由国外制造一部分、国内制造一部分；叶片调节系统全部由国外制造，其余部件国内制造。
2.3 计算机监控系统研制的合作方式。
泵站调水系统计算机综合监控系统内容十分复杂，牵涉的高科技专业多，且计算机领域的技术更新快，风险大，因此建议在研制开发中采取“国内总包、国外技术伙伴合作、共同署名”的合作方式。
2.3.1对各计算机监控子系统，采取国内外联合设计与开发，国外为主，国内参与的方式。基本软件采用国外系统，应用软件在国外指导下由国内开发。
2.3.2综合通信网络由国外负责方案设计和生产、集成、组网、现场安装督导及开通等，并负责培训，国内配合现场调试。
2.3.3微机保护系统采取国内外联合设计、国外生产、国内集成和组屏的方式。
2.4招标文件编制与实施。
2.4.1在招标文件编写前，针对机电工程的技术难点，建议组织多次国内外专题考察和调研，并对水泵、监控系统、综合通信系统和110kV线路召开专题研讨会。
2.4.2参考以往成功招标文件范本，组织精兵强将进行文件的起草。
2.4.3邀请专业且权威的审图组、设计监理及专家对招标文件初稿进行审查。此外，成立监控系统咨询专家组。
2.4.4全部项目按照“公平、公正、公开、择优”的招标原则，用综合评分法进行评标。
2.5科技协作，强强联手攻难克关。
2.5.1供水改造工程机电专业应充分依托高等院校和科研单位进行科技攻关，委托知名高校和权威单位进行泵站及全系统过渡过程计算与研究。同时，聘请独立专家进行成果评审；委托知名院校进行全线优化调度及仿真研究；另外，还建议委托几大主机厂针对工程机组进行专题研究等。
2.5.2加强供水改造工程泵站及全系统过渡过程计算研究，对全系统稳定工况、单泵正常起停工况、全系统正常流量平衡调节、单泵事故停泵、全系统事故情况下的调节和控制进行了计算和评估，提出工程设计中将影响运行的问题，对最佳调度运行的模式进行探讨，对重大主辅机提出运行技术要求，并提出重要的调节控制模式.
3.供水改造过程机电工程关键技术
3.1供水改造工程在电动机的设计与制造中采用的关键技术。
3.1.1电动机结构：电动机立式布置在由水泵生产厂提供的电机座上，电动机可整体起吊。
3.1.2推力轴承。根据工程具体情况，可选用推力轴承为弹性盘支承轴承或平衡块支承轴承的产品——这两种结构的推力轴承能平衡或自动调节各瓦间的负荷，可实现轴承检修不解体电机，开机不顶转子，停机不制动刹车，并允许停机后立即启动。
3.1.3电机绝缘：建议定、转子均采用VPI工艺进行处理，以确保绝缘水平和质量。同时，由于工程的重要性和技术特性，还应按照发电机标准对电动机的起晕电压做出特殊的要求。
3.1.4科学确定额定转速。
3.1.5电动机过转速：要求电动机在最大反向转速的情况下运行2min而不产生有害变形，轴系的临界转速不小于最大瞬态转速的1.25倍，电机出厂需做过速试验。
3.2供水改造工程所采用的水泵特点。
3.2.1供水改造工程所采用的水泵，应具备高效率、高汽蚀性能的综合优势，且水力设计水平不俗。另外，水泵性能参数，如流量、扬程、效率和必需汽蚀余量等均需满足合同要求。 3.2.2水泵安装和维修方便。
3.2.3叶片调节应灵活，控制可靠，且便于与泵站计算机控制系统联接，如果叶片调节机构所采用的轴承为自润滑方式，那么会避免油润滑方式因漏油而造成水质污染的问题。
3.2.4应进行装置模型试验，并根据试验结果，选用合适的进水流道形式。合适的进水流道形式，不仅能改善泵吸入状况，还可提高抗汽蚀性能，益处颇多。
3.3全线计算机监控系统的开发。
计算機监控系统包括监控子系统、综合通信平台、保护系统、自动化元件四大部分。下面以某工程为例，进行详细阐述：
3.3.1计算机监控子系统为智能型、开放式、分层分布双备份千兆级以太网系统，由调度层、泵站层、现地层组成。调度层由双备份数据服务器、应用服务器、操作员工作站等组成，通过两台千兆级以太网交换机组网；泵站层由双备份应用服务器、操作员工作站等组成，通过两台百兆级以太网交换机组网；新建泵站现地层各由多台LCU组成。
首先，除了设有调度中心外，还在最后一级泵站设有紧急调度中心，当调度中心出现火灾、地震等特殊情况失去调度功能时，紧急调度中心可完成多个泵站的联动控制。
其次，组网速率分别为：调度中心内为千兆，凋度中心与泵站层间为百兆，泵站层与现地层间为十兆。
再次，调度层与泵站层、现地层间有多条通道，任何一条通道工作都可以保证系统正常工作，各泵站之间设有底层串口通道，通过光缆纤芯直接联接，可以直接交换泵站联锁控制所需的信息。
第四，选择易于学习和维护的操作系统、应用平台。
第五，可进行单泵自动抽水控制、全线流量平衡控制和泵站水位控制，在满足供水运行安全的约束条件下，以全系统耗电量（总电费）最小为目标，实现全线的优化凋度。
第六，如果条件许可，建议应用现场总线技术，采用现场总线进行现地组网。
3.3.2综合通信网络的作用是为计算机监控子系统、图像系统、行政和调度电话系统、会议电视系统、门禁系统和MIS系统等提供通信平台，由光纤系统、OTN600系统组成：
3.3.3选用适合工程特点的保护系统，以保护系统总线组网。
4.结束语
综上所述，笔者结合供水改造工程机电专业的特点，对供水改造工程中有关机电专业的一些重大技术问题进行了探讨和总结，以供同仁参考，希望能对我国大型调水工程的建设和运行管理提供借鉴。
【关键词】供水改造；机电工程；工程特点；解决办法
毫不夸张地说，机电工程是供水改造过程中的关键项目。如何保证机电工程的安全、可靠、经济运行，对确保供水改造工程的安全开展、顺利进行、可靠供水都具有重要的实践意义和参考价值！
1.供水改造过程中机电工程的特点
1.1 通常来说，工程建设地点所在地区人口众多，征地、施工难度大，且点多线长。
1.2 泵站运行时问长，对工程的可靠性要求高。工程投产运行后，除对水工建筑物进行维护期间需要停水外，机组需长期连续运行，以保证沿线的正常供水.
1.3 泵站运行工况复杂。为了尽快发挥工程效益，原有泵站需在全部改造工程竣工前利用原输水系统投入运行——如此这般，便造成了新旧系统串、并联运行的问题。如果水库可调节库容较小，则会导致系统的调度非常复杂。
1.4 泵渠联动和全线水力过渡过程的调节与控制至关重要。由于泵站之间输水道的容量小，一旦出現事故断电过程，不仅会引起泵站水锤，机组倒转，影响泵站的运行安全，而且可能导致明渠溢流和隧洞内明满交替流的产生，因此泵渠联动和全线水力过渡过程的调节与控制十分重要。
2.对供水改造机电工程建设存在问题应采取的解决办法
任何供水改造工程来都力求“安全、文明、优质、高效”，因此应结合机电工程的特点在反复论证的基础上，对机电工程建设与管理过程中存在问题采取相应的解决办法。
2.1明确目标，对机电工程合理定位。
为了节约成本提高工程效益，建议机电工程的建设务必明确目标：泵站按“无人值班、少人值守”设计；分水点按“无人值班”设计；调度中心按“少人值班”设计——这些目标对机电工程的设计、制造、施工、安装、监理和建设管理等各环节都提出了很高要求，所以相关工作人员及部门务必落实。
2.2主要机电设备的合作生产方式。
2.2.1在电动机生产方面，采取“国内总包，国内外联合攻关设计，国内制造，国外厂商负责制造过程质量控制，国内外厂商共同署名，电动机的推力轴承采用进口”的方式。
2.2.2在水泵生产方面，采取国内外合作的方式：国内总包，国外负责设计和质量控制；泵站的水泵转轮由国外制造一部分、国内制造一部分；叶片调节系统全部由国外制造，其余部件国内制造。
2.3 计算机监控系统研制的合作方式。
泵站调水系统计算机综合监控系统内容十分复杂，牵涉的高科技专业多，且计算机领域的技术更新快，风险大，因此建议在研制开发中采取“国内总包、国外技术伙伴合作、共同署名”的合作方式。
2.3.1对各计算机监控子系统，采取国内外联合设计与开发，国外为主，国内参与的方式。基本软件采用国外系统，应用软件在国外指导下由国内开发。
2.3.2综合通信网络由国外负责方案设计和生产、集成、组网、现场安装督导及开通等，并负责培训，国内配合现场调试。
2.3.3微机保护系统采取国内外联合设计、国外生产、国内集成和组屏的方式。
2.4招标文件编制与实施。
2.4.1在招标文件编写前，针对机电工程的技术难点，建议组织多次国内外专题考察和调研，并对水泵、监控系统、综合通信系统和110kV线路召开专题研讨会。
2.4.2参考以往成功招标文件范本，组织精兵强将进行文件的起草。
2.4.3邀请专业且权威的审图组、设计监理及专家对招标文件初稿进行审查。此外，成立监控系统咨询专家组。
2.4.4全部项目按照“公平、公正、公开、择优”的招标原则，用综合评分法进行评标。
2.5科技协作，强强联手攻难克关。
2.5.1供水改造工程机电专业应充分依托高等院校和科研单位进行科技攻关，委托知名高校和权威单位进行泵站及全系统过渡过程计算与研究。同时，聘请独立专家进行成果评审；委托知名院校进行全线优化调度及仿真研究；另外，还建议委托几大主机厂针对工程机组进行专题研究等。
2.5.2加强供水改造工程泵站及全系统过渡过程计算研究，对全系统稳定工况、单泵正常起停工况、全系统正常流量平衡调节、单泵事故停泵、全系统事故情况下的调节和控制进行了计算和评估，提出工程设计中将影响运行的问题，对最佳调度运行的模式进行探讨，对重大主辅机提出运行技术要求，并提出重要的调节控制模式.
3.供水改造过程机电工程关键技术
3.1供水改造工程在电动机的设计与制造中采用的关键技术。
3.1.1电动机结构：电动机立式布置在由水泵生产厂提供的电机座上，电动机可整体起吊。
3.1.2推力轴承。根据工程具体情况，可选用推力轴承为弹性盘支承轴承或平衡块支承轴承的产品——这两种结构的推力轴承能平衡或自动调节各瓦间的负荷，可实现轴承检修不解体电机，开机不顶转子，停机不制动刹车，并允许停机后立即启动。
3.1.3电机绝缘：建议定、转子均采用VPI工艺进行处理，以确保绝缘水平和质量。同时，由于工程的重要性和技术特性，还应按照发电机标准对电动机的起晕电压做出特殊的要求。
3.1.4科学确定额定转速。
3.1.5电动机过转速：要求电动机在最大反向转速的情况下运行2min而不产生有害变形，轴系的临界转速不小于最大瞬态转速的1.25倍，电机出厂需做过速试验。
3.2供水改造工程所采用的水泵特点。
3.2.1供水改造工程所采用的水泵，应具备高效率、高汽蚀性能的综合优势，且水力设计水平不俗。另外，水泵性能参数，如流量、扬程、效率和必需汽蚀余量等均需满足合同要求。 3.2.2水泵安装和维修方便。
3.2.3叶片调节应灵活，控制可靠，且便于与泵站计算机控制系统联接，如果叶片调节机构所采用的轴承为自润滑方式，那么会避免油润滑方式因漏油而造成水质污染的问题。
3.2.4应进行装置模型试验，并根据试验结果，选用合适的进水流道形式。合适的进水流道形式，不仅能改善泵吸入状况，还可提高抗汽蚀性能，益处颇多。
3.3全线计算机监控系统的开发。
计算機监控系统包括监控子系统、综合通信平台、保护系统、自动化元件四大部分。下面以某工程为例，进行详细阐述：
3.3.1计算机监控子系统为智能型、开放式、分层分布双备份千兆级以太网系统，由调度层、泵站层、现地层组成。调度层由双备份数据服务器、应用服务器、操作员工作站等组成，通过两台千兆级以太网交换机组网；泵站层由双备份应用服务器、操作员工作站等组成，通过两台百兆级以太网交换机组网；新建泵站现地层各由多台LCU组成。
首先，除了设有调度中心外，还在最后一级泵站设有紧急调度中心，当调度中心出现火灾、地震等特殊情况失去调度功能时，紧急调度中心可完成多个泵站的联动控制。
其次，组网速率分别为：调度中心内为千兆，凋度中心与泵站层间为百兆，泵站层与现地层间为十兆。
再次，调度层与泵站层、现地层间有多条通道，任何一条通道工作都可以保证系统正常工作，各泵站之间设有底层串口通道，通过光缆纤芯直接联接，可以直接交换泵站联锁控制所需的信息。
第四，选择易于学习和维护的操作系统、应用平台。
第五，可进行单泵自动抽水控制、全线流量平衡控制和泵站水位控制，在满足供水运行安全的约束条件下，以全系统耗电量（总电费）最小为目标，实现全线的优化凋度。
第六，如果条件许可，建议应用现场总线技术，采用现场总线进行现地组网。
3.3.2综合通信网络的作用是为计算机监控子系统、图像系统、行政和调度电话系统、会议电视系统、门禁系统和MIS系统等提供通信平台，由光纤系统、OTN600系统组成：
3.3.3选用适合工程特点的保护系统，以保护系统总线组网。
4.结束语
综上所述，笔者结合供水改造工程机电专业的特点，对供水改造工程中有关机电专业的一些重大技术问题进行了探讨和总结，以供同仁参考，希望能对我国大型调水工程的建设和运行管理提供借鉴。