【摘要】針對新民排澇站機電部分專業特點，介紹水泵及附屬設備，電動機、電氣一次，電氣二次的設計，在設計中采用新技術，新工藝。如采用低揚程水頭損失較小的斜式水泵，斷流設備采用節能型自由側翻式拍門，采用分層分布式的開放式結構的計算機監控系統、應用冗余技術等。
　　【關鍵詞】排澇站機電設計；斜式軸流泵；電動機；節能型自由側翻式拍門；計算機監控
　　1概述
　　新民排澇站工程任務是排除新民倉內澇水,控制集雨面積29.7km2,排澇標準為10年一遇24小時暴雨所產生徑流量1天排干，以確保圍內工農業生產和人民的正常生活，免受內澇危害，保證社會穩定和人民安居樂業。排澇站設計總排澇流量49.72m3/s，共裝設4臺斜30°安裝半調節軸流泵,總裝機容量4×800kW=3200kW。本文針對新民排澇站機電主要部分設計進行回顧。
　　2水力機械
　　主要設計包括：水泵及其附屬設備選型及布置，泵站輔助系統等。
　　新民排澇站總設計流量49.72m3/s，最高揚程5.73m，設計揚程3.05m，為大流量、低揚程的排澇站。
　　適應大流量、低揚程的水泵型式主要有貫流泵、立式軸流泵、臥式軸流泵和斜式軸流泵。本泵站選用斜式軸流泵。
　　斜式軸流泵結構特點：
　　（1）水泵為斜式結構，配用斜式電機，主要部件包括底座、進水伸縮管、動葉外圈、導葉體、彎管、葉輪部件、水中軸承部件、泵軸部件、推力軸承部件、出口墻管等。
　　（2）泵軸向力由設置于泵出口處的推力軸承承受。泵轉輪重量及泵運轉時徑向力由設置于泵導葉體內金屬巴氏合金水導軸承及設置在推力軸承箱內的徑向軸承支承。水泵推力軸承箱內的兩個軸承采用稀油潤滑，潤滑油由與水導軸承共用的高位油箱供給，并有冷卻夾套通水冷卻。
　　（3）水泵結構設計充分考慮方便安裝、檢修。水泵從進水錐管、動葉外圈、導葉體、出水彎管均設計成上下剖分結構，當拆去泵的上半部殼體后，泵的轉子部件即可裝入或拆去，當需要改變葉片角度時，在停機情況下，可通過改變泵葉片定位銷孔的位置，重新固定，并擰緊葉片螺母即可。
　　目前國內最大的斜式軸流排澇站單泵口徑已達4.1m，為斜15°結構，并已運行多年，狀況良好。
　　裝機臺數從靈活性、經濟性以及后期維護等方面綜合考慮，確定裝機4臺，單機流量12.43m3/s。
　　進水流道選擇：大流量軸流泵的進水流道型式有肘形流道、鐘形流道及喇叭口進水流道等。肘形進水流道是目前國內外采用最廣泛的一種流道型式，具有水流狀態良好、水力損失小、運行和施工經驗豐富等優點。因此，采用肘形進水流道。
　　出水流道選擇：斜式軸流泵出水流道布置型式有直管式和肘形漸擴式。由于本泵站的水泵口徑小于2m，故采用直管式出水流道。
　　斜式軸流泵典型安裝角度一般采用15°、30°或45°。本泵站水泵采用30°較大角度安裝。
　　排澇站不要求進行流量動態調節，因此，從節省投資考慮，采用半調節方式。為減少油系統、水系統等輔助系統復雜性，方便運行管理，采用水泵電機直接傳動方式。
　　水泵啟動和斷流方式選擇：排澇站采用直管式出水流道，水泵啟動和斷流方式有快速閘門、快速多葉閘門和拍門。快速閘門、快速多葉閘門啟閉設備較復雜，造價較高，本泵站選用節能型自由側翻式拍門作為排澇站水泵啟動和斷流方式。目前在國內多座排澇站得到了應用，實踐證明該拍門節能效果顯著、可靠性高，同時造價僅比常規拍門高約30%。
　　
　　3電氣一次
　　主要設計包括：10KV供電專線，泵站變配電設備，電動機及附屬設備選型，站內防雷接地、照明等。
　　3.1電氣主接線
　　電氣主接線根據供電電源、機組臺數、單機容量等確定，并遵循運行安全可靠、操作靈活方便、維護使用簡單、經濟合理的原則設計。據此原則，排澇站電氣主接線采用一回進線，不需降壓的單母線接線。
　　3.2電動機型式選擇
　　水泵配套電動機額定電壓選用10kV，單機功率為800KW，本站選用同步電機。
　　同步電動機優點是功率因數高，無需裝設電容器組進行無功補償，電機異步起動時，起動電流較小，對電網沖擊小，必要時還可向電網發無功，可提高系統的穩定性，過載能力及抗系統干擾性強。缺點是結構較復雜，多了滑環、碳刷及勵磁系統，運行維護較復雜，整體造價比異步電動機多約10%。
　　電動機主要技術參數如下。
　　電動機型號：TXZ800-24/2150額定功率：800kW
　　額定電壓：10kV額定轉速：250rpm
　　相數：3功率因數：0.9(超前)
　　頻率：50Hz防護等級：IP23
　　絕緣等級：F冷卻方式：開啟式自然通風冷卻
　　工作制：SI(連續定額)勵磁方式：可控硅
　　3.3站用電配電
　　站用電壓為0.4KV，采用單母線接線，電源采用雙電源供電，設一臺柴油發電機組作為備用電源，柴油發電機作防洪閘門、技術供水泵及廠房事故照明等重要負荷的應急電源,手動控制啟動方式。
　　4電氣二次
　　4.1監控系統
　　排澇站采用“計算機監控為主、簡化常規控制為輔”的監控方式。監控系統采用分層分布式的開放式結構，監控系統分為三層，分別為調度中心層、集中監控層、現地控制單元層(LCU)。其中調度中心層為預留功能，以便將來實現遠程集中調度。集中監控層采用100Mbps以太網結構，網絡交換機采用工業級產品，保證數據、圖形和語音信息的高速可靠傳輸。集中監控層與現地級監控層LCU采用光纖連接，保證信號的可靠傳輸。
　　監控系統具有以下功能：數據采集和處理、安全運行監視及事件報警、自動控制與調節、人機聯系、運行管理、歷史數據記錄、系統自診斷、軟件編輯等功能。
　　現地控制單元包括1～4號泵組現地控制單元(1～4LCU)、公用設備現地控制單元(5LCU)及防洪事故閘門現地控制單元(6LCU)。每個現地控制單元均以PLC為控制核心，采用10.4吋彩色觸摸屏作為人機界面。公用設備現地控制單元(5LCU)通過通訊接口與技術供水泵控制箱、消防供水泵控制箱、檢修滲漏排水泵控制箱、格柵除污機控制箱進行通訊，各控制箱均采用小型PLC控制。
　　中控室設置1套模擬屏顯示系統。模擬屏的結構形式采用馬賽克模擬屏和1臺AP-84Series型一體化背投式大屏幕顯示器，該模擬屏結構簡單，經濟實用，易于修正有關畫面。
　　模擬屏采用PLC控制，TCP/IP協議通訊，通過雙絞線與集中監控層網絡交換機連接，通訊可靠性高，實時數據和信號反應速度快。
　　4.2繼電保護系統
　　保護裝置選用微機保護裝置，裝置設有通訊口，可與監控系統通訊。
　　保護裝置根據《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》及《排澇站設計規范》配置。
　　4.3直流系統
　　排澇站設置220V直流系統一套。用于保護、操作、信號裝置電源及事故照明。直流裝置選用高頻開關電源設備，裝置由65Ah鉛酸蓄電池充電屏和直流饋線屏組成。裝于直流饋線屏上的智能高頻開關整流模塊和監控系統能實現智能化的充電/浮充電運行。
　　4.4圖像系統
　　為配合監控系統的運行，排澇站設置一套對現場進行實時監視的圖像系統。通過設置多媒體監視設施，使運行人員能夠對現場設備的運行狀態進行直接觀察了解，作為對監控系統的補充，幫助運行人員進行綜合判斷。該系統能夠與監控系統相連，并通過光纜將圖像信號傳輸至調度中心。
　　5結束語
　　目前，新民排澇站已進入實施階段，機電專業結合我國水利水電設施發展趨勢，基于現代計算機控制技術的應用，以“無人值班（少人值守）”的科學化、現代化工程管理設計定位下，在設計中開拓思路，勇于創新，積極采用新技術，新工藝。如采用低揚程水頭損失較小的斜式水泵，斷流設備采用節能型自由側翻式拍門，采用分層分布式的開放式結構的計算機監控系統、應用冗余技術等。經充分討論、調研、咨詢的基礎上，在各專業積極配合下，順利完成了設計任務。
　　參考文獻
　　[1]GB/T50265-97,泵站設計規范[S]