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——中国灌溉排水发展中心成立25周年《中国水利》专辑(2010年增刊)
茭陵泵站更新改造的主要技术措施
  江苏省淮安市楚州区水利局     王汝虎 杨荣富 孙小军  
    编辑:管理员 归档时间:2010/12/12    

淮安市楚州区茭陵泵站位于一代伟人周恩来故乡——江苏省淮安市楚州区境内,坐落在废黄河南岸,是苏北灌溉总渠开挖后为解决淮安市渠北地区的排水出路而兴建的骨干排涝工程,由茭陵一站和茭陵二站两座泵站组成,分别建成于1969年和1985年。泵房采用堤身式块基型结构,肘形弯管进水流道,平直管式出水流道,出水池与废黄河相通。

茭陵泵站是一座以排为主、以灌为辅、高低分排的抽水站,承担着楚州区、清河区、淮安市经济开发区等534 km2的排涝任务,总装机27台套,装机容量13 500 kW,设计排涝流量150 m3/s。

茭陵泵站自建成投入运行以来,共开机17次,总开机46 084台时,抽排涝水20多亿m3。特别是在1991年7月、1998年7月、2000年8月、2003年7月、2007年7月等5次特大暴雨中发挥了巨大效益。2003年7月淮河流域发生特大洪涝,淮河入海水道行洪形成了外洪内涝的严峻局面,茭陵泵站27台机组开足马力,连续运行38个昼夜,开机8 908台时,有效地缓解了受益范围的灾情,为保障人民生命财产安全和工农业生产作出了显著贡献。

一、工程概况

2009年2月,茭陵泵站更新改造被列为拉动内需全国大型灌排泵站更新改造工程。2009年9月,江苏省发展和改革委员会、水利厅核定工程概算为8 902万元,其中省级以上补助6 231万元,市县(区)配套2671万元,2009年9月30日开工建设。更新改造工程内容主要包括:茭陵一、二站进水侧增建清污机桥,拆建副厂房,泵房加固;更新水泵、电机、变压器及高低压配电设备;更新进出口闸(拍)门、拦污栅及启闭设备;更新改造相应的辅机系统等。通过更新改造,恢复设计排涝能力,使茭陵一站设计排涝流量达到100 m3/s,二站排涝流量达到50 m3/s。

二、存在主要问题及更新改造的必要性

1.存在主要问题

根据《泵站安全鉴定规程》(SL 316—2004),2009年2月,江苏省水利厅组织专家,对茭陵泵站进行了安全鉴定,评定一站建筑物为三类,二站建筑物为四类,一、二站机电设备均为四类设备,综合评定一站为三类泵站,二站为四类泵站。存在主要问题为:

两站泵房沉降缝渗水,进出水池护坡、护底损坏;二站进水侧东、西侧翼墙墙体裂缝、位移;两站主水泵装置效率低,叶片蚀损严重;主电机绝缘老化,多次发生绕组击穿事故,超过使用年限;主变绕组为铝芯,属淘汰产品;断路器等各类电气设备严重老化,安全性能差;混凝土闸门表层剥落、露筋,已不能使用;启闭机老化;供排水水泵磨损,电机绝缘不合格;事故闸门液压系统已报废。

2.更新改造的必要性

①因洪致涝,区域外排能力严重不足。淮安市渠北地区地处淮河入海水道以北、二河以东、废黄河以南,地势低洼,三面高水。正常情况下,涝水通过淮河入海水道北堤8座穿堤涵洞自排入南北泓道。遇暴雨不能自排或淮河入海水道行洪时,外排出路被切断,只能依靠茭陵泵站抽排入废黄河。随着水情、工情的变化,淮河入海水道行洪概率加大,自淮河入海水道2003年竣工以来,已于2003年、2007年2次行洪,行洪时由于茭陵泵站外排能力不足,导致渠北片大面积受涝,大片农田积水超50 cm,造成了群众财产受损、农作物受灾。因此茭陵泵站急需恢复排涝能力。

②泵站现状制约了区域经济快速发展。更新改造前,茭陵泵站已运行30年,电气设备等为20世纪70年代产品,多数已成淘汰产品,可靠性差;主电机多次发生绕组击穿事故,存在安全隐患,已不能安全运行;主水泵磨损严重,排涝能力低下,已远远低于设计要求。而受益区域经济社会发展迅速,与泵站保障区域防洪安全的需求矛盾日趋加剧,严重制约了受益区域经济社会的快速发展。

三、更新改造主要技术措施

本工程基本按计划工期完成了水下工程施工任务,主汛期通过了机组启动试运行验收。主要采取的建设管理技术措施和工程技术措施如下:

1.建设管理主要技术措施

(1)土建方面

①早谋划,定工程进度。开工前详细地制定工程计划,明确完成时间,责任到人。

②重巡查,推工程进度。对上工人数、机械设备、施工方案、质量、安全等进行巡查,并做好巡查记录。

③速解决,保工程进度。坚持每天晚上召开工地碰头会,及时解决当天施工中的质量、安全等存在的问题,布置第二天需完成的工程任务及质量、安全注意事项,适时调整影响工程进度、质量、安全的施工方案,并形成检查表进行考核。

(2)设备制造方面

①突出“早”。早启动招标投标,早召开技术联络会,早召开技术图纸审查会,早技术交底,早监造,早出厂验收。

②突出“清”。清楚厂家生产情况,要求厂家每月定期电传生产进度,便于适时催促生产;清楚分包内容,便于扫除设备生产的盲区。

③突出“审”。图纸审查,严把设备厂家的图纸生产前的审查关;驻厂监造,严把设备制造过程中的质量、工期审查关;出厂验收,及时组织专家进行出厂验收。

(3)设备安装方面

提前编制安装方案,超前准备好安装所需人员及设备。多次召开安装方案讨论会,安装单位提前熟悉安装工况,架设安装支架,制作安装专用工具,培训安装人员。

通过这些举措,滞后的工期给抢回来了,水泵、电机的交货时间给“逼”提前了,提前一个月进入安装阶段的目标实现了。

2.工程改造主要技术措施

(1)抓好四大关键环节,确保主机泵安装达到规范要求

本工程共有27台电机、27台水泵,主机泵安装是泵站改造的关键。为保证安装质量,抓好四大环节是关键。

①监造关。监造时要特别校核主要部件的材质及几何尺寸、外协件质量,且必须到外协件生产厂家进行监造。

②安装方案审查关。要求安装单位在机组安装前申报安装方案,组织人员对安装方案进行审查,确保方案的科学性,安装单位严格按照审核后方案安装。

③预安装关。即依据主电机和主水泵各部件的尺寸,按照安装方案,遵循安装规范要求,进行尺寸预安装。在预安装过程中检验各零部件安装公差配合是否符合规范要求。

④过程控制关。过程中紧紧控制住安装的固定部分垂直同心、高程,转动部分的轴线摆度、垂直度、中心、间隙这6个值。

(2)通过模型泵五项试验,保证改造后水泵装置性能

为保证改造后茭陵一站水泵装置具有良好的性能,委托扬州大学江苏省水利动力工程重点实验室对一站1600ZLB—4.9原型泵进行装置模型试验,模型比为5.133,泵装置均按照几何相似设计制作,采用立式封闭循环系统试验台。茭陵一站水泵装置模型试验主要内容:一是5个叶片安放角下模型泵装置性能试验,二是各叶片角度特征扬程下的模型泵装置空蚀性能试验,三是模型泵装置进水流道进口淹没深度试验,四是模型泵装置飞逸特性试验,五是机流道内的流态观测五个试验内容。依据五项试验结果,生产厂家优化原型泵生产,出厂叶片角度设在+2°。经机组启动试运行检验,流量达到设计要求。

(3)现场实验BY—40灌浆料,保证门槽二期混凝土强度达到设计要求

本工程共改造门槽700多m,改造量较大,需凿除部分原混凝土后埋设埋件,埋件固定钢筋架立后,与原混凝土钢筋之间最小间距仅3 cm左右,加之门槽高度达6.0 m,常规混凝土振捣困难,强度难以达到设计要求。经试验常规混凝土、细密混凝土等多种灌浆料,根据试验最后选用BY—40灌浆料。

(4)用六步工艺处理原混凝土表面,延长工程寿命

施工排水完成后,发现水位变化区及水下混凝土表面露石面积较大,局部混凝土损坏严重,面积达6 800 m2。为阻止有害气体侵蚀混凝土,需对混凝土表面进行处理。采用材料为水泥、ME—4型改性剂、901胶、H—S型环氧厚浆涂料。施工工艺为:

①基体处理。采用喷砂方法清除表面浮尘污物,使混凝土表面有一定的粗糙度,且同一区域喷砂枪喷射不少于两次。遇到基面松动严重,则需电镐凿毛,露出坚硬的混凝土面,但不宜过深;遇露筋锈蚀,则进行表面除锈。

②饱水湿润。对已处理的混凝土表面,用高压水枪连续、均匀地喷洒,将碎屑、灰尘冲洗干净,使混凝土表面达到饱和状态。

③砂浆配置。将水泥、中砂以1∶2的比例称好后搅拌均匀。按与水泥1∶0.25加入ME—4改性剂,并加适量优质建筑901胶充分搅拌均匀。

④抹面施工。抹面厚度1.0 cm。先用水泥净浆打底,再人工朝一个方向压抹砂浆,一次用力抹平,避免反复抹,最后在砂浆初凝后终凝前二次收光,保证表面光滑平整,层面与基底接合牢靠。

⑤保湿养护。及时采用高压水枪喷洒水和塑料布覆盖养护,养护期不少于14d,避免砂浆产生干缩裂缝。

⑥喷涂H—S型环氧厚浆涂料。等混凝土表面完全干燥后进行喷涂,喷涂不少于两遍,保证涂层厚度不少于160 μm。喷涂时把吸料器浸入配好的涂料里,并不停地搅拌,待喷涂机达到一定的压力值时,开启喷枪,使枪口射出的涂料成雾状,然后进行喷涂。喷涂时喷枪与受喷面保持垂直,枪距稳定在30~50 cm之间,喷枪移动速度维持在0.5~1.0 m/s范围内,喷涂过程中保持连续,避免局部重复喷涂。

经江苏省水利建设工程质量检测站检测,环氧厚浆涂料涂层厚度满足设计要求。混凝土表面处理后,不仅延长原混凝土使用寿命,增加原混凝土强度,而且使原混凝土外观面貌大大改善。

四、更新改造的效果

淮安市茭陵泵站更新改造工程在各级水行政主管部门的大力支持和关心下,经过各参建单位的共同努力,于2010年6月顺利通过江苏省水利厅主持的水下工程验收,2010年8月一次性通过了机组启动试运行验收。

在机组启动试运行中,27台主机泵均一次性启动成功,启动平稳,设备运转稳定、正常,各仪表指示基本正确,机组各部位运行正常,运转工程中的振动值、摆度值、噪声均满足规范和招标文件要求,保护及控制设备动作准确可靠。江苏省苏北灌溉总渠管理处水文站对一站、二站机组流量进行了现场测量,流量实测结果显示,在设计工况范围内,茭陵一站单机流量在9.3~11.1 m3/s之间,二站单机流量在3.34 ~3.61 m3/s之间,全部机组联合运转一站流量达112 m3/s,二站达54.2 m3/s,机组抽排流量均达到设计要求,完成了恢复一站、二站设计排涝流量的建设任务,保证了泵站受益区域的防汛安全,为地方经济社会迅猛发展提供了有力的水安全保障。

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