应急供水工程机电工程的设计

中图分类号：TV674 文献标识码：A

摘 要：吉林省中部城市引松供水工程德惠支线应急供水工程机电工程设计是整个工程设计的重要组成部分,本文从机电总体设计、水泵电动机组、电气设计、综合自动化等方面论述了设计中采用的先进理念、技术和方法.

关 键 词 ： 机电设计 技术进步 中部供水工程

吉林省中部城市引松供水工程不仅规模大,而且涉及面广、技术复杂,很多问题在我省是首次遇到,要使机电工程设计达到当今国内一流水平,必须把握好机电工程设计的全局,掌握机电设计的特点和难点,立足于机电设计技术的创新.机电工程设计必须充分发挥供水效益,满足城镇发展的需求.下面以德惠支线应急供水工程为例,浅谈机电工程设计在吉林省中部城市引松供水工程中的技术进步.

一、工程概况

吉林省中部城市引松供水工程位于吉林省中部,工程的供水范围为长春市、四平市、辽源市及所属的九台市、德惠市、公主岭市、梨树市、伊通县、东辽县、长春双阳区等11个市、县、区的城区及供水线路附近可直接供水的25个镇.

工程从丰满水库取水,由输水总干线、输水干线和输水支线等组成.德惠支线应急供水工程是吉林省中部城市引松供水工程输水支线的组成部分.德惠市属饮马河流域,为资源性缺水地区,目前,水资源短缺已成为制约该地区国民经济和社会发展的主要因素之一.为实现“十一五”规划宏伟蓝图,必须解决水资源短缺问题.应急供水工程对于缓解德惠市的供水紧张局面,保障“十一五”期间两市经济可持续发展是十分必要和迫切的.同时积极开辟新水源,增加供水量,可以保障城市饮用水安全,提高人民的健康水平.

德惠支线(干线)线路总长66.532km,应急工程泵站设计净扬程65m,引水流量0.796m3/s,泵站土建工程按照将来加大流量日供9万吨(引水流量1.194m3/s)考虑,土建工程一次全部建成,预留未来日供9万吨的机电设备位置.泵站共3台355kW电动机,机端母线采用单母线接线,电压等级为0.4kV；通过1台容量为1600kVA的主变压器向主电动机供电；主变压器及站用变压器10kV侧构成单母线接线,10kV进线1回.

二、工程机电设计的任务、目标及原则

机电工程的设计目标是：将应急供水工程众多的机电、金属结构等设备集成起来,实现监控自如、信息畅通、运行安全可靠,结合吉林省中部城市引松供水工程的联合调度,最大限度地发挥综合利用效益.具体设计内容有：水泵电动机组、水力机械辅助设备、电气主接线、主要电气设备选择、站用电、吉林省中部城市引松供水工程综合自动化和内外通信和泵站厂房布置、照明、防雷接地、消防、空调、给排水以及各种阀门的控制等.

三、机电设计

(一)水泵电动机组

根据本工程引水流量、扬程等基本参数,依据泵站设计规范,适合本泵站参数的泵型为离心泵.考虑充水启机运行灵活性等原因,综合对三台泵(其中两台工作,一台备用)、四台泵(其中三台工作,一台备用)进行经济技术比较,本阶段选择三台GS00-70型进口卧式离心泵(其中两台工作,一台备用).水泵主要性能参数为： Q等于0.41m3/s, H等于65m, n等于1450r/min.

配套电机参数为：P等于355kW,n等于1450r/min.同时考虑将来供水量加大,在不更换管线及管线附属设备的前提下,更换水泵电机,台数增至四台(三台工作,一台备用),满足日供水量达到近9万吨的能力.

(二)变频调速机组

根据流量、扬程变化情况,并结合现有城市供水运行特点,经技术经济分析,本阶段初拟采用设置一台变频调速机组的运行方式,以适应系统各种运行工况.

(三)电气主接线

电气主接线是将泵站范围内各单元用电和输电设备如何集成起来,安全灵活地进行能量转换.设计研究表明,电气主接线设计除考虑通用设计原则外,还必须遵守如下的设计原则：

1.从电力系统安全出发,在严重故障情况下,应尽量减少切机台数或线路数.发生双重故障时,一般不应切除多于两回线路或二组电动机变压器组合单元.

2.一台断路或一条母线检修时,不影响连续用电,在任何情况下,不允许全厂停电.

3.德惠泵站的任务是向德惠市供水,供水保障率95%,属于二级用电负荷,应有可靠的的站用电源.

(四)主要电气设备的选择

电气设备的选择原则：技术先进、性能可靠、便于维护、性价比较高.

(五)电气设备布置

泵站的主厂房每台机组旁边布置1台以GCS型低压开关柜为框架,内设空气断路器、电流互感器及异步变频控制器等设备的水泵机组动力控制柜及机组监控保护屏.高压柜室内布置.5台高压开关柜,型号为KYN28A-12型中置式手车柜.低压柜室内布置10台技术先进、性能可靠的GCS型低压抽屉式开关柜.控制室内布置线路、变压器保护屏、公用LCU、开关站LCU等监控保护设备.通讯设备布置在通讯室内.站用变压器布置在专用站用变压器室内.

(六)电气二次及通信

机电设计是将众多的单元设备集成起来,才能实现各种功能,必须重视各种接口设计.接口分为内部和外部二大部分,内部接口是指总工程设计范围内各种机电设备、机电与各单元设备间相互连接的接口.外部接口主要是处理与防汛、电力调度等部门间及与众多设备制造厂间的机电设备接口.

泵站采用一套计算机监控系统,监控系统按“无人值班,少人值守”设计原则进行设计.泵站计算机监控可实现与泵站火灾报警系统、安全监测系统、工业电视系统的通信,泵站监控系统为全分布、开放式系统结构,系统软件设计为模块化、结构化.泵站内的通信拟采用容量为20门的具有调度功能的数字程控交换机一台,用于电站的生产调度和行政管理通信.泵站的对外通信与引松供水工程全线通信系统结合,初步拟定采用光纤通信方式,满足泵站的数据、话音和图像等通信怎么写作要求,考虑到管理调度中心与泵站之间通信联系的重要性,另设一路市话,以提高语音通信的可靠性.

(七)管路沿线用电

在每个分水口设1台30kVA的箱式变1台.

（八）泵站过电压保护与接地

1.为防止进行性雷电波的侵害,在10kV进线隔离开关前及10kV母线上均装有氧化锌避雷器.

2.为防止直击雷对变电站内电气设备的侵害,在变电站内设置1支21m高的避雷针,接地装置必须独立敷设,与全站工作接地网间距大于3m,接地电阻值在任何季节不大于10欧姆.

3.按三类建筑物防雷要求,主副厂房屋面的钢筋要焊接成网,并通过金属引下线与主副厂房的人工接地装置可靠焊接,泵站内所有电力设备外壳均应可靠接地,其中低压配电系统采用TN-S制接地形式.

4.为防止真空断路器引起的操作过电压,每台真空断路器都配备有过电压吸收装置.

5.全站的工作接地、保护接地和屋顶防雷引下线接地共用一套接地系统,接地电阻值在任何季节不大于4欧姆.监控系统采用“一点接地”方式与接地系统相连接.主副厂房接地装置充分利用直接埋入地中或水中的钢筋、钢管、拦污栅等金属件,以及其它各种金属结构等自然接地体可靠焊接成一体,施工时应对接地电阻进行实测,若不满足要求时必须补打接地体,直至满足要求为止.

四、信息系统工程

采用计算机网络技术、遥测技术、通信技术、数据采集及各种传感器测量技术将沿线66km的输水线路上监控和信息采集点连成一个整体.统一进行安全运行监视、自动化调控及优化调度,以实现全线的安全、稳定可靠及经济运行,提高全线的运行管理水平.

归根结底,吉林省中部城市引松供水工程德惠支线应急供水工程中的机电技术进步是国家工业化发展和技术进步的产物,它的发展同样是中国水力发电事业蒸蒸日上的一个方面.作为水电工程建设的一个环节,不断地实现技术创新和管理创新,不断地总结发展过程中的经验和教训,才能创造出更高的经济和社会效益.