深圳市東湖泵站采用4臺調(diào)速機組和2臺定速機組，設(shè)計供水能力為108萬m3/d。簡要介紹了該泵站的調(diào)速系統(tǒng)、節(jié)能效果、存在問題及其維護管理方法。
正文
0 概況
深圳市自來水(集團)有限公司東湖泵站位于深圳水庫大壩下面，是一個原水泵站。由于深圳地區(qū)嚴重缺水，其自來水水源來自鄰近的東莞，途經(jīng)83km，經(jīng)八級提升至深圳水庫，再供給深港兩地。深圳特區(qū)內(nèi)每天供水量為100多萬m3，主要由東湖泵站提供原水。由于近年來，深圳地區(qū)降雨量過于集中，造成大部分時間干旱缺水，因此東湖泵站除了供應特區(qū)內(nèi)各水廠的原水，還要向?qū)毎驳貐^(qū)供水，東深供水工程檢修前還要向梅林水庫蓄水以備檢修期間使用。因此，東湖泵站供水的特點是：供水量大，每天供水量為100多萬m3；年度內(nèi)供水揚程變化大，泵站機組中心標高為6m，水廠配水井標高為20～40m，而梅林水庫標高則為58m，取水點深圳水庫水位標高在16～27m之間變化。因此泵站的機組是很有必要采用調(diào)速裝置以適應不同揚程變化和水量變化的。
東湖泵站由北京市政工程設(shè)計研究院設(shè)計，于1992年初開工，1993年底完工試運行，1994年5月正式運行。泵房安裝有6臺臥式離心泵，單機功率為1600kw，4用2備，其中4臺調(diào)速機組選用瑞典abb產(chǎn)品，配套水泵選用日本kubota產(chǎn)品。2臺作為備用的定速機組為湘潭電機和長沙水泵。泵站設(shè)計供水能力為108萬m3/d，現(xiàn)已基本達到滿負荷。
1 調(diào)速系統(tǒng)特性
東湖泵站所采用的調(diào)速裝置為串級調(diào)速系統(tǒng)，是abb公司90年代新產(chǎn)品，在技術(shù)上有一定*性。其主要控制部分采用微電腦控制，串級調(diào)速系統(tǒng)的功能設(shè)置、參數(shù)設(shè)定、運行數(shù)據(jù)顯示等都集中在一塊操作屏上，具有靈活、直觀的特性。在對電機的監(jiān)測和保護方面，它也是采用以微電腦為核心的綜合保護儀，從而取代了大量的中間繼電器，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。
機組在運行時，微電腦動態(tài)檢測串調(diào)系統(tǒng)的各種參數(shù)，在顯示屏上可以以條狀圖或數(shù)值的方式顯示，操作人員可以隨時通過按鍵查看所要的參數(shù)。當設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動記錄故障信息，故障內(nèi)容以文字的形式顯示在操作屏上，隨時可以調(diào)用，以協(xié)助診斷故障原因。控制系統(tǒng)中還集成有一個六通道記錄儀，可以任意選擇六個參數(shù)與之相連，在液晶顯示屏上以曲線的形式實時顯示參數(shù)的變化情況。當設(shè)備發(fā)生故障時，通道記錄儀可以鎖定故障發(fā)生前和后一段時間內(nèi)的信息，通過研究參數(shù)變化情況，了解故障發(fā)生的原因。
在整流橋和逆變橋設(shè)計方面，abb采用了可控的整流橋，通過對整流橋和逆變橋可控硅導通時序的控制，確保逆變橋不會通過整流橋短路。消除了整流橋和逆變橋之間可能存在的環(huán)流，在兩橋之間通常所采用的直流平波電抗器也可以省去，這樣可以節(jié)省費用、減少安裝空間及平波電抗器的功率消耗、逆變橋和逆變變壓器的損耗減少，總體效率提高，因為沒有電抗器，整個串級調(diào)速系統(tǒng)對供電電源的波動不致于太敏感。
此系統(tǒng)具有三種工作模式，即cascade(串調(diào))、bypass(旁路)、scro(轉(zhuǎn)子短路)。三種工作模式既互相，又有區(qū)別，三者之間可以平滑切換。串調(diào)運行時，當轉(zhuǎn)速達到zui低串調(diào)速度時，串調(diào)系統(tǒng)投入，電機速度可以在zui高與zui低調(diào)速范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；旁路運行時，電機帶起動電阻起動，然后起動電阻短接，電機全速運行；轉(zhuǎn)子短路運行時，介于串調(diào)和旁路方式之間，在調(diào)速范圍內(nèi)時，和串調(diào)運行方式相同，當給定值大于zui大調(diào)速范圍時，自動轉(zhuǎn)入旁路運行，串調(diào)系統(tǒng)脫開，當給定值在調(diào)速范圍內(nèi)時，串調(diào)系統(tǒng)又自動投入，機組運行在串調(diào)方式。
2 調(diào)速節(jié)能效果
東湖泵站從1994年5月正式投產(chǎn)至今已有5年多，期間工作方式也發(fā)生了很大變化，泵站機組設(shè)計揚程為37m，1994年剛開始運行時，調(diào)速機組正在調(diào)試，主要是運行定速機組。調(diào)速機組調(diào)試完成后，主要運行的是調(diào)速機組。初期，由于供水量小，供水點的標高低，所以機組工作在低揚程、大流量狀態(tài)，此時機組工作效率低，遠離區(qū)。隨著供水量的逐步增加，供水壓力逐步上升，機組工作揚程由不足20m提高到33m左右，機組效率大大提高。在1995年12月以前，機組工作壓力基本相同，我們從原始報表中整理了調(diào)速和定速工作時的每千m3水耗電量，列為表1。1996年1月至1998年9月之間，工作方式變化較大。從1998年10月以后，工作狀態(tài)比較穩(wěn)定，我們選取1998年11月到1999年6月的數(shù)據(jù)，列為表2。
在表1中，由于調(diào)速機組和定速機組同時工作，我們沒有區(qū)分單機的供水單耗，而只是將調(diào)速機組和定速機組分類統(tǒng)計。表2中，１?！矗C組為調(diào)速機組，５＃和６＃機組為定速機組。其中１＃和２＃工作在調(diào)速方式；３＃和４＃部分時間工作在調(diào)速方式，部分時間工作在定速方式。因此，在處理表2時，我們主要對比調(diào)速和定速之間的關(guān)系。
對表1，數(shù)據(jù)處理如下：
節(jié)能率＝(89.02－52.82)/89.02×100%＝40.67%
對表2，數(shù)據(jù)處理如下：
１＃和２＃機組的加權(quán)平均單耗為93.91(kw·h/103m3)；
５＃和６＃機組的加權(quán)平均單耗為117.58(kw·h/103m3)；
節(jié)能率＝(117.58－93.91)/117.58×100%＝25.21%。
通過上述數(shù)據(jù)分析可以看出，當供水揚程偏低，機組沒有工作在區(qū)時，通過調(diào)節(jié)電機速度，可以改變工作點，使機組效率提高，因而節(jié)能效果十分顯著，節(jié)能率高達40%；當揚程提高以后，機組效率明顯提高，機組基本工作在區(qū)，這時節(jié)能率仍然達到25%?？梢?，調(diào)速機組的節(jié)能效果非常好。
3 系統(tǒng)維護經(jīng)驗及問題
東湖泵站在建設(shè)期間，遭受了百年一遇的大洪水，部分設(shè)備曾經(jīng)被水淹沒過。在系統(tǒng)投入運行后，發(fā)生過許多問題，有些是技術(shù)問題，有些是設(shè)備問題，有些是因為水淹后處理不*而下來的問題。五年來，設(shè)備運行基本正常，所發(fā)生的問題逐一得到解決。
通過五年的運行維護，我們覺得要管理好這套系統(tǒng)，首先要有一支技術(shù)過硬的維護保養(yǎng)隊伍。1995年9月，２＃機組發(fā)生故障，設(shè)備運行有時正常，有時發(fā)生跳閘，并燒控制保險。單個測試各個元件，均正常；投上直流電后，發(fā)現(xiàn)+5v電源不正常。經(jīng)過分析圖紙，逐段測試，zui后發(fā)現(xiàn)一個比較隱蔽的地方，有一塊金屬屑搭在電源板的兩腳之間，時通時斷，清除金屬屑后設(shè)備運行正常。
在設(shè)備運行中，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)仍存在一些問題：
(1)系統(tǒng)對雷擊比較敏感，尤其是一些電子部件。深圳地處多雷地區(qū)，而泵站所在的地方又正好是深圳的雷擊區(qū)。1995年8月，就發(fā)生過一次雷擊，３＃機組跳閘，調(diào)速控制操作屏模糊，恢復直流電并復位后正常。
(2)串調(diào)系統(tǒng)功率因數(shù)比較低，根據(jù)我們的原始記錄，zui低時只有0.65。所以需要加裝就地補償裝置和諧波吸收裝置，但諧波吸收裝置極易發(fā)生故障，在諧波作用下，其低壓變壓器經(jīng)常發(fā)生燒包現(xiàn)象。
(3)可控硅元件在工作時會發(fā)熱，使設(shè)備內(nèi)溫度很高。夏天時，深圳地區(qū)持續(xù)高溫，控制柜內(nèi)溫度高達41℃，這對設(shè)備的工作是不利的，因此設(shè)備的通風問題十分重要?，F(xiàn)在，我們將周圍的玻璃拆下一部分，基本能保證工作，但在溫度太高時，還得通過其他途徑來解決。
為使系統(tǒng)正常運行，除了在技術(shù)上要培養(yǎng)一支過硬的隊伍，在管理上也要有一套行之有效的方法，加大管理力度。
(1)對每臺設(shè)備都要建立檔案，并用計算機進行管理，將設(shè)備的各種參數(shù)定期錄入，作為歷史數(shù)據(jù)，以備分析對比使用。每次對設(shè)備進行檢修、維護、更換元件后，及時在檔案中予以反映，做到胸有成竹。
(2)定期清掃碳刷，用吸塵器吸取碳粉，檢查碳刷磨損量及壓力是否均衡，測量碳刷長度，當其長度小于規(guī)定值時，要及時更換。
(3)定期清洗可控硅柜的過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)堵塞可能引起可控硅元件散熱不良，從而導致可控硅燒毀。
abb串調(diào)系統(tǒng)在我站運行五年多，基本正常。系統(tǒng)在技術(shù)上具有一定的*性，在運行管理上比較方便，其節(jié)能效果也是比較明顯的，達到了預期的目標。