胡家边电灌站改造与关键技术探究

喻春花，曾 云

(江西省赣西土木工程勘测设计院，江西 宜春 33600)

1 胡家边电灌站改造的基本思路

(1)积极开展电灌站的改造维护工作。对电灌站工程进行全面的检查，及时发现其中存在的问题，积极开展改造维护工作，直到质量安全达到要求后，才能够重新投入使用。

(2)及时更换电灌站的机电设备和金属结构。保证机电设备和金属结构安装稳固，在机电设备和金属结构安装更换的过程中，对有关参数进行全面控制，确保电灌站在投入使用后不会出现任何问题，从根本上避免渗漏水现象的出现。根据泵站设计流量Q设，设计扬程H设，初步选出相应的水泵型号，然后按照具体的布置要求，结合水池水位情况，绘制所需要的曲线图，得到实际运行工况的工作点，经过初步校核，最终得到具体的水泵安装高程。

(3)及时更换进出水管道。进出水管道的安装更换工作非常重要，要根据实际情况进行具体分析计算，并且保证进出水管道的出水率和供水率，不能出现漏水问题。

(4)加强资金的落实。除了政府给予的辅助资金之外，政府也可以和企业进行合作，拓宽资金来源渠道，及时的对电灌站进行维护。

(5)建立全面的管理制度和监督机制[3]。管理制度和监督机制的主要作用在于保证电灌站对日常工作状态稳定，在实际施工改造过程中也要全面落实管理制度和监督机制。

(6)全面强化水利工程的节能降耗问题。在电灌站改造过程中，想要真正实现节能降耗，就要根据当地的灌溉面积、灌溉方式等方面进行分析，从而设计出科学的引水流量。在改造施工过程中，可以从现场工作质量控制入手，针对施工材料、施工计划等多个方面进行节能降耗。

2 电灌站改造的关键环节与技术

2.1 工程概况

胡家边电灌站改造工程位于奉新县胡家边村境内，工程所在地距奉新县城中心位置约2 km。其间有天工大道等公路，交通便利。但是胡家边电灌站工程系2003年安装，运行15年，因此水泵等各部件均出现不同程度的损耗，机组电器设备老化，不仅如此，进水管局部锈蚀严重，出现多处漏水的情况，泵房外墙及内墙大面积墙皮脱落，泵房环境较差。此外，该工程的出水管为混凝土预制管，因受到其他工程建设的影响，需要对局部管线进行改造维护，而且目前该电灌站的泵房缺少自动化管理设备。该电灌站引水来自大寨渠，提灌流量为0.220 m3/s，灌溉面积约为146.67 hm2，流域内农作物以水稻为主，有少量旱作物，是一座以灌溉为主的小型灌溉泵站。根据水利部门的有关规定来看，该工程属于Ⅴ等，主要永久性建筑物为5级，次要建筑物为5级，洪水标准按10 a一遇设计，20 a一遇校核，根据《中国地震动参数区划图》 GB 18306—2015的界定，本区地震动峰值加速度为0.05 g[4]。

2.2 基础性设计

由上可知，该电灌站的提灌流量为0.220 m3/s，灌溉面积约为146.67 hm2，且主要用于灌溉农作物，因此结合胡家边的农业种植情况以及灌溉方式，明确机器停歇时间以及设备每天的工作时间进行计算，最终可以确定，当提灌流量为0.220 m3/s，当水泵流量设计为0.232 m3/s 时，基本可以满足灌溉用水需求。期间运用到的公式如式(1)所示：

Q=mA/3600Ttη

(1)

式中：Q为泵站设计流量，m3/s；m为最大一次灌水定额，m3/hm2；A为灌溉面积，hm2； 3600为时间常数，s/h；T为灌水延续时间，指灌区最大一次灌水定额所需的延续天数，d；t为水泵每天工作时间， h/d；η表示的灌溉水的有效利用系数。

由上可知，本次水泵最大净扬程47.2 m，设计扬程37.0 m，引水流量为0.232 m3/s，因此，采用型号300S58B型水泵，n=1450 r/min，m=599 kg；Y315M-4型异步电机N=132 kW；SK-0.8型真空泵，Q=0.8 m3/min，2.2 kW；S11-M-200/10型变压器。离心泵进水管喇叭口与建筑物距离根据规范要求，垂直布置时，喇叭口的悬空高度取0.6D=300 mm，喇叭口的淹没深度取1.0D=500 mm，喇叭管中心线距离后墙距离取1.0D=500 mm，喇叭管中心线与侧墙距离取1.5D=750 mm，喇叭管中心线至进水室进口距离取4.0D=2000 mm。期间运用到的公式为：

(2)

式中：D内为压力管内径，m;Q为引水流量,m3/s。通过带入相应的数据就能够得到上述参数数据。除了引水流量和管道内径之外，其他参数数据也要进行确定，考虑到当前该电灌站的高程不需要变化且结构稳定，因此不需要对泵站厂房结构进行改造。

2.3 机电金属结构

现如今，电气设备更新换代速度较快，由上可知，如果一直采用传统的机电设备，那么会对工作人员的生命安全造成直接的影响，还会威胁到正常灌溉用水的需求，电灌站的工作效率也会随之降低，在这样的情况下，工作效率也随之降低，因此必须要对机电金属结构进行全面更新，以此切实提高机电金属结构，保证设备的可靠性。在充分考虑到电灌站的负荷容量、供电方式等情况后，考虑到电站规模问题，最终仅选择了一台机组，具体情况见表1～表3。

表1 胡家边电灌站使用的机电金属结构

在确定了胡家边电灌站使用的机电金属结构后，还要确定具体的安装高程，在实际计算过程中要考虑到具体的工作情况，结合水泵计算安装高程、进水池最低运行水位、标准大气压、气化压力、水的密度、必须汽蚀余量、进水管进口至水泵之间的水力损失、许用安全余量等参数，计算得到水泵高程为40.79 m，安装高度为3.99 m，期间利用到的公式如下：

(3)

式中：Za表示水泵计算安装高程，m；Zmin表示进水池最低运行水位，m；P0表示标准大气压，Pa；Pv表示气化压力，Pa；ρ表示水的密度，kg/m3；[NPSH]r表示必须汽蚀余量，m；Δh表示进水管进口至水泵之间的水力损失，m；K表示许用安全余量，取0.3～0.5 m。

表2 电源接入系统方式

表3 主变压器容量的选择

2.4 施工组织设计

由上可知，在对电灌站进行施工过程中，还要建立健全严格的管理制度，认真落实施工管理制度，确保施工工程效益得到最大程度的发挥。只有切实加强工程的管理，才能够保证电灌站的生产安全高效，从根本上扭转被动局面。水利工程设施施工过程中，设计是基础，施工是关键，一个良好的电灌站工程，不仅需要完善的参数和机电金属结构设计，还需要保证施工组织的完善，施工组织会对施工造成最为直接的影响。

以胡家边电灌站为例，结合具体的施工条件，在施工前，制定了详细的施工组织设计，合理进行施工布置，科学地安排施工工序。重点针对建筑材料、主要工程施工、对外交通及施工总布置，以及施工进度安排等方面进行管理，确保所有施工环节的安全性、稳定性。并且配置了专门的管理人员，进行严格的检查，确保各项制度得到真正的落实。胡家边电灌站工程施工的总工期为3个月，因此，在正式开工的前两个月就已经开始进行准备，确保主体工程可以按时开始，在施工过程中采用了土方开挖、混凝土拆除、土方填筑、混凝土浇筑、球墨铸铁管安装、钢筋制安、粗砂垫层等方式完成施工。

2.5 节能降耗设计

除了上述几个方面之外，新时期节能降耗也是国家对电灌站所提出的要求，因此，对于胡家边电灌站工程而言，这也是非常关键的问题。水利工程本身就具有一定的公益性，实现节能降耗，不仅可以提高供水率，对后续的管理工作也起到一定的帮助，可以避免一些不必要的损失。胡家边电灌站工程主要土建施工项目有：土方开挖、球墨铸铁管安装，土方填筑、水泵安装等。根据国家有关规定，对施工方法、施工设备进行全面的设计。从实际情况上看，胡家边电灌站施工期主要耗能项目包括四个方面，分别为：主体工程施工、施工辅助生产系统、生产性建筑物以及营地及生活配套设施。工程施工期耗电总量为0.65万kW·h，柴油消耗量为5.40 t。值得一提的是，该工程在实际施工过程中建立了规范的工程管理制度，设备的日常维护、检修管理等方面的工作也得到根本上的落实。

表4 土建工程量

从表4可以看出，工程施工期间涉及的范围较大，内容较多，因此，想要减少浪费，实现能源节约，要全面提高工作人员的节能降耗意识，落实目标责任，有效降低各种损耗问题，真正实现效益最大化。

3 结 语

综上所述，新时期必须要进一步提高水利工程的发展速度，以此为社会经济发展提供更高的质量支撑。电灌站作为水利工程中基础组成部分，在实际改造中，必须要充分结合地区实际发展情况，从参数设计、机电金属结构、施工组织、节能降耗等方面入手，结合具体数据进行计算，以此保证电灌站的作用得到最大程度的发挥，让农村水利得到健康发展，并且推动国家水利工程实现可持续发展。