永定河循环泵站调度 行工况控制分析

陈 伟 康军强 王明光

（北京市水利规划设计研究院 北京 100048）

1 目概况

建设永定河循环管线（门城湖~宛平湖）工程的目的是为永定河门城湖、莲石湖、晓月湖、宛平湖的水形成循环系统，改善永定河的生态环境，保护首都水源和建设首都西部生态屏障，发展水岸经济，促进当地旅游等生态产业的发展，提高人民生活水平，推进沿河建设和更好地贯彻北京市总体规划。工程包括20.6km的循环管线、3座提水泵站及分水口等配套设施。目前3座提水泵站已建成，分别位于门城湖、莲石湖、宛平湖的下游。其中门城湖循环管道供水规模为4万m3/d；莲石湖循环管道供水规模为8万m3/d；宛平湖循环管道供水规模为15万m3/d。

2 实现功能

永定河循环管线工程可实现 13大功能，详见表1。

表1 永定河循环管线工程可实现功能

3 循环系统调度 行工况分析（以工况1为例，其他工况同略）22

3.1 工况1理论计算分析

门城湖泵站单独向三家店水库供水小于 4万m3/d，管线全长约3500m，管径DN800，管材钢管，中间无分水。门城湖泵站前池常水位92.20m，三家店水库常水位 108.50m。根据管路特性，可求出所需扬程，公式如下所示：

式中：

p''、p'——分别是下水面和上水面的压力，一般为大气压Pa即p''=p'=Pa；

H'——净扬程（实际扬程），即上下水面间的垂直高度（m）；

H——通过管路液体单位液重的水力损失水头；

h沿、h局——分别为管路沿程和局部损失水头；

A——管路截面面积（m2）；

F、Σξ——分别为管路摩阻系数和各种局部阻力系数之和；

K——管路特性系数，对一已知管路系数为一常数。

根据p''=p'=Pa，同时令

本次设计管路全线长约 3500m，管径 DN800，管材为钢管，管道糙率 0.013，因为管道铺设在平原区，管路起伏较小，管道沿线共设有 90°弯头 8处、45°弯头20处，管道出口淹没出流，故局部损失系数暂按8×0.99+20×0.183+1=12.6考虑。

本工程

根据K值可求出水泵在各种流量下所需要的水泵扬程，进而可绘出管路特性曲线，见表2、图1。

循环管线所用水泵为某一水泵生产厂家，图 1为厂家提供的水泵Q-H、Q-η性能曲线图。

根据曲线可提取相应流量下对应的水泵扬程，见表 3所示。根据比率公式 Q1/Q0=n1/n0以及，可分别求出水泵在不同频率下流量-扬程曲线，见图2所示。

3.2 工况1试 行数据分析

根据工况 1试运行参数记录可知，水泵在45~50Hz运行时，流量范围基本在 900~1800m3/h，除去非理想条件下水泵实际运行误差、流量计读数误差等因素，试运行数据与理论计算数据（1080~1667m3/h）相对较为接近。

4 结语

本文通过理论计算得出工况1条件下水泵调速运行范围与出水流量的关系，通过对比分析试运行所记录的数据，可得出如下结论，即各种工况下通过以上方法进行计算分析所得出的理论计算数据可以作为水泵调度运行控制的依据。

表2 流 -扬程对照表

表3 流 -扬程对照表（50Hz）

图1 水泵Q-H、Q-η性能曲线图

图2 管 特性曲线及不同 率曲线图