淮安一站加固改造必要性探讨

武春辉

(江苏省灌溉总渠管理处，江苏 淮安 223200)

1 工程概况

江苏省淮安抽水一站工程(以下简称“淮安一站”)位于江苏省淮安市淮安区漕运镇(见图1)，京杭大运河与苏北灌溉总渠的交汇处，与淮安二站、淮安三站、淮安四站及相关配套工程组成淮安水利枢纽工程，是江苏省江水北调的第二级抽水工程，也是南水北调东线工程第二梯级站，同时还承担抽排白马湖地区内涝的任务。淮安一站始建于1972年，是淮河下游淮安水利枢纽的骨干工程之一[1]，具有灌溉、供水、防洪、排涝等功能，在引水灌溉、排涝、航运和城市供水等方面均发挥了重要作用。工程自建成投运至2022年9月底，累计开机运行达73.46万台时，抽水245.7亿m3，为苏北地区的工农业生产作出了巨大的贡献。

图1 淮安一站工程位置

江水北调工程是江苏省一项扎根长江、实现江淮沂沭泗统一调度、综合治理、综合利用的工程，工程于1958年开始陆续兴建，并结合京杭运河苏北段两次整治及兴建抽水站补水设施等。根据江苏江水北调规划，京杭运河徐扬段共建江都、淮安、淮阴、泗阳、刘老涧、皂河、刘山、解台、沿湖9级抽水站，淮安站是江水北调第二梯级站，淮安梯级设计总流量为240m3/s，由淮安一站、二站、三站组成，淮安一站计流量分别为60m3/s、120m3/s、60m3/s，其中淮安一站、二站还共同担负着白马湖地区排涝任务。

南水北调东线一期工程在现有江苏省江水北调工程基础上，扩大规模和向北延伸。工程于2002年开工建设，2013年建成通水。第二梯级是在江水北调工程基础上，新建淮安四站、金湖站，建成后梯级总规模450m3/s，第二梯级站工程主要任务为抽引江都站和宝应站输送的长江水经第三梯级淮阴站、洪泽站提水入洪泽湖。南水北调东线淮安梯级总规模300m3/s，其中淮安一站、二站、三站、四站的工程规模分别为50m3/s、100m3/s、50m3/s、100m3/s。

淮安一站位于淮安二站和沙庄引江闸之间(见图1)，工程等别为Ⅱ等，工程规模为大(2)型，泵站站身，上、下游翼墙等主要建筑物级别为2级，其他次要建筑物级别为3级，临时建筑物级别为4级。经过20多年的运行，淮安一站水泵汽蚀、磨损严重，电机绝缘老化，辅机、电气设备多数为淘汰产品，故障频发，严重影响泵站的正常运行和效益发挥。江苏省水利厅以苏水计〔2000〕64号文批准同意对淮安一站进行加固改造。改造后，泵站设计总流量89.6m3/s，配套兰州电机厂生产的TL1000-24/2150型立式同步电机，单机功率1000kW，总装机容量为8000kW。现状泵站站身为堤身式块基型结构，肘形进水流道，平直管出水流道，上部建筑由主厂房、检修间、控制室、公路桥四部分组成。上、下游两岸翼墙为重力式挡土墙。主厂房自上而下分为主机层、联轴层、水泵层、进水流道层。站变及高压开关柜布置在主厂房内，低压柜、励磁变压器及控制设备等均布置在控制室内。

2 工程现状

2.1 工程历年维修加固情况

2001年，淮安一站加固改造主要加固内容为：更换8台主电机、水泵及相关辅机系统，更新所有高低压电气设备，增设泵站自动化监控系统，增设强迫通风系统，将断流方式由拍门改为快速闸门，以及相关土建改造后，泵站设计扬程为4.89m，安装无锡水泵厂生产的1750ZLQ-11.2-5.3型立式全调节轴流泵8台，设计总流量为89.6m3/s，配套兰州电机厂生产的TL1000-24/2150型立式同步电机，单机功率1000kW，总装机容量为8000kW。工程于2002年8月1日通过了江苏省水利厅组织的工程阶段验收，2005年5月通过工程竣工验收。

2005年，淮安一站工程改造后，管理单位对淮安一站工程设备进行了多次维护改造，主要情况如下：

2007年，8台机组增加绝缘干燥装置；对8台机组供水系统进行改造，实现了在不停机的状态下冲刷管道；对液压启闭机系统进行了改造，增设了现地手动控制功能。

2008年，3号机组叶片更换调节机构；对上游出水断面进行了清淤。

2010年，更换8台主机及进线、变压器的保护装置；维修厂房门前道路。

2012年，对1号、2号、3号、6号液压启闭机进行了大修，更换启闭机油封、缸底、缸头、防尘盖板连接螺栓等；对8台液压启闭机电气系统进行了改造，实现了16扇闸门的实时检测。

2013年，对4号、5号、7号、8号液压启闭机进行了大修，更换启闭机密封件、液压提升换向阀，更换启闭机油封、缸底、缸头、防尘盖板连接螺栓等；在厂房、中控室、励磁室、励磁变压器等设备间增设了降温除湿设备。

2014年，对自动化系统进行了维修，更换了部分PLC模块及装置，实现了上位机自动化开机。

2015年，6号机组大修；交通桥、翼墙栏杆风化严重，局部断裂破损，对栏杆进行了维修；对厂房屋顶铝塑板和中控室进行维修。

2016年，对厂房进行了维修，更换了屋顶防水，上、下游增设巡视照明设施；对1～8号机组调导机构进行检修，更换了调节机构内的螺纹衬套，保证了机组安全运行。

2017年，对界桩进行了更新，对淮安一站重新进行划界确权；对8号机导叶体、转轮体、上机架及附属设施进行了更换，选用了新的水力模型并进行了水力模型试验，制作加工了导叶体、转轮体、上机架及附属设施；将1～4号励磁装置改造为WKLF102型；安装了上、下游视频监控及水位监测系统，对上、下游河道进行了清淤。

2018年，对4号机导叶体、转轮体、上机架、调节机构及附属设施进行了更换；对2号机组进行大修；将5～8号励磁装置改造为WKLF102型；对8台主机及进线、变压器的保护装置进行维修改造。

2019年，2号、5号机组大修；对视频系统进行改造；原技术供水为河水，夹杂大量泥沙及杂物，将技术供水改为循环供水系统供水[2]。

2020年，对1号、3号、7号三台机组导叶体、转轮体、上机架及附属设施进行了更换；对4号机组调节结构进行更换；增加1号、2号、8号机组振动监测装置。

2021年，2号机组大修，上位机软件维修更新。

2022年，6号机组大修；对上游河道进行清淤；7号机组更换调节机构。

2.2 工程安全鉴定情况

淮安一站已运行40多年，加固改造后也运行了20多年，部分混凝土碳化严重，存在裂缝和病害，上下游河道淤积，主机泵机组大修周期较短，大修时间长，故障多，装置效率较低，能源单耗较大，振动噪声较大，主电机维护调试困难，主变、站变运行时限长，已达到使用年限，闸门运行时存在异响，机组运行安全性可靠性低，严重影响工程安全运行。

2018年12月27日，江苏省水利厅在南京组织召开淮安一站安全鉴定会议，根据《泵站安全鉴定规程》(SL 316—2015)，评定淮安一站建筑物为二类，机电设备为三类，金属结构为二类，综合评定淮安一站为三类泵站。建议尽快进行更新改造，确保工程安全运行。

3 工程目前存在的问题

淮安一站自2001年加固改造以来，已运行20多年。2018年12月，经安全鉴定为三类泵站，工程经安全鉴定后，仅维修改造几次，工程现状仍存在一定问题。

3.1 建筑物

站身主体结构基本完好，部分表面存在轻微裂缝；局部有碳化现象，进出水流道基本完好，局部混凝土有剥落、碳化现象；水泵层廊道止水老化，存在漏水现象；上、下游翼墙存在不同程度沉降及前倾，不均匀沉降值为0.5～2.5cm；下游交通桥桥面局部有裂纹和碳化现象，多处拱片近拱脚处接缝有渗水现象；现状工作桥宽度较窄，检修巡视不便；上、下游引河易淤积，虽多次对河道进行清淤，因水流中泥沙含量较多、进出水水流流态偏流等原因，河道淤积速度较快，影响泵站运行；主、副厂房屋顶铝塑板局部损坏缺失，龙骨锈蚀，局部存在漏水现象，存在一定的安全隐患；管理所内无测流、测速等设备；工具间位于检修间内，日常管理不便。

3.2 水力机械

3.2.1 主水泵

淮安一站改造后经过10多年的运行，因主水泵大修频繁及台数增多，运行周期缩短，装置效率下降；大轴轴颈、导叶体及水导轴承磨损严重；叶片调节机构铜套磨损松动，密封体老化，漏油严重。振动和噪声较大。水泵其他主要零部件锈蚀磨损严重。其中2号、5号、6号机组一直没更换过部件，还存在叶轮密封差、操作架容易锈蚀等问题[3]。

据近年来实测，2007—2021年泵站运行平均效率为57%，运行效率已达不到原设计工程效益，低于《泵站技术管理规程》要求。

3.2.2 辅机系统

油系统部分上油缸及油杯接口处有渗油现象；排水系统中的排水管道经长期使用，相当一部分淤积、锈蚀，阀件老化失灵，影响机组的安全运行；通风系统采用老式风机运行效果差，零部件有局部锈蚀，运行时噪声较大；站房安装有型号为S30/5-DJ的桥式行车，是1974年建站时生产安装的，运行年限较长，零部件老化，一直未大修，常有故障发生，存在一定安全隐患。

3.2.3 电气

主电机推力轴承存在结构缺陷，原电机上的油缸推力瓦为不可调圆瓦,其结构不能真正调整电机的水平及摆度[4]，导致机组整体不稳定，机组振动加剧，大轴轴径和水导轴承磨损严重，同时也损害导叶体，对机组安全稳定有很大影响。

高压开关柜柜后通道宽度不足，部分元件老化，使用年限较长；柜内真空断路器部分触头氧化，真空度下降，内部结构部件不同程度地老化，直流电阻值偏大；低压开关柜2019年更换为MSN型抽屉柜，运行状况基本正常。

站用变压器使用年限较长，根据《电力变压器选用导则》(GB/T 17468—2019)的规定，淮安一站的站用变压器已于2001年更换，现已运行20多年，已达到使用寿命。

淮安一站6kV电源由淮安抽水站变电所1号主变低压侧引接，该变压器为S8系列，属于高能耗淘汰产品，存在质量缺陷，可靠性安全性较差。

自动化监控系统中主机监控保护PLC柜及柜内电气设备运行时间较长，PLC设备落后，传输时常掉线，系统工作不稳定、故障率高，CPU等模块为施耐德公司早期产品，经常性出现错误，现厂家不再生产，属于淘汰产品，无法采购备品件。泵站现状无信息化系统，不满足规范及水利现代化管理要求。

直流系统控制元件老化，运行年限较长；电缆电线老化严重，大多出现龟裂现象，存在安全隐患。

3.2.4 金属结构

运行时事故闸门受水流冲击在门槽中晃动，并伴有较大撞击声，对门体安全不利；事故闸门与工作闸门渗漏水现象严重，因建筑物设计问题，无法将闸门吊出进行维修；事故闸门门槽内未设置埋件，增加了闸门维修保养工作量；安全格栅锈蚀严重，框架和横梁锈蚀变形，且无起吊设施；液压管道明敷，长时间风吹日晒，会导致密封件老化，且巡视不方便。

4 改造必要性

4.1 是彻底消除工程安全隐患，确保工程安全运行的需要

2018年，淮安一站经安全鉴定被评定为三类泵站后，虽利用维修改造资金对部分机组进行改造，但工程存在的问题未能彻底解决，且部分问题一直没有采取加固改造措施。因此，迫切需要对淮安一站进行加固改造，以消除工程自身安全隐患。

4.2 是改善水泵机组运行环境，提高泵站运行效率的需要

淮安一站是淮安站重要组成部分，根据淮安一站安全鉴定报告、现场振动噪声检测和现场流量扬程实测结果，机组存在实际运行水位长期偏离设计扬程的工况下运行，水导轴承螺栓孔变形、大轴轴颈及水导轴承磨损严重、水泵振动噪声大、运行效率低等问题。

4.3 是落实南水北调东线第二梯级抽水规划目标，提高调水安全保障的需要

南水北调东线工程江苏段地处长江与淮河的下游区域。南起长江下游扬州，北至南四湖下级湖，东濒黄海，西连安徽。工程输水干线长达404km，将洪泽湖、骆马湖与下级湖串联，并且与苏北灌溉总渠、淮沭河等骨干河道贯通。受水区包括扬州的高邮、江都与宝应县，盐城的阜宁县以及淮安、宿迁、徐州、连云港的所有辖区[5]。

淮安一站是南水北调东线抽引长江水的骨干工程之一，其与淮安二站、三站、四站，金湖站抽引江都站和宝应站输送的长江水经第三梯级淮阴站、洪泽站提水入洪泽湖，满足南水北调东线第一期工程第二级抽水450m3/s的规划目标，其中淮安梯级抽水规模300m3/s。

淮安一站不仅要实现向北调水的目标，同时还与淮安二站共同担负着白马湖地区70万亩农田的排涝和渠北地区200万亩农田的灌溉及该地区工业、航运、城乡人民生活用水的任务。

4.4 是满足江苏省水利工程管理现代化规划的需要

立足江苏实际，2021年，《江苏省“十四五”水利发展规划》提出必须立足新发展阶段，贯彻新发展理念，服务新发展格局，以水利现代化支撑和保障经济社会现代化，到2025年，基本形成系统全面、智能规范、服务高效的现代化水利管理服务体系，到2035年，全省基本建成与省域现代化进程相协调的现代化水利管理服务体系。

5 结 语

综上分析，淮安一站作为南水北调第二梯级工程中的主力站，一旦发生故障，将严重影响工程的整体效益。工程已运行40多年，加固改造后已运行20多年，目前存在较多安全隐患，为确保南水北调和排涝的运行安全，改善水泵机组运行环境，提高泵站运行效率，消除工程自身安全隐患，迫切需要实施淮安一站加固改造工程，以满足调水安全等任务要求，为区域经济社会的快速发展提供水利保障。