一、工程概况
湖北省鄂州市樊口泵站枢纽工程建于1977年，1980年建成投入运行，是湖北省综合治理梁子湖水系的大型电力排涝工程，承担梁子湖流域3 265 km2的排涝任务，受益区域涉及鄂州市、武汉市、黄石市和咸宁市等4个大中城市，流域内耕地142万亩（9.46万hm2），受益面积50.11万亩（3.34万hm2），保护人口150多万人。泵站枢纽主要由主泵房、安装间、副厂房、变电站、进出水池、站前拦污栅、站前公路桥、长江干堤和泵站管理生活设施等部分组成。
樊口泵站更新改造工程于2005年列入《中部四省大型排涝泵站更新改造规划》，2006年10月开工建设，2009年年底主体工程基本完工。更新改造后，站内装设转轮直径4 m的40CJ—95型轴流泵2台、40CJ—66型轴流泵2台，配单机容量6 000 kW的TDL 535/60—56型同步电机4台，装机容量24 000 kW，单机设计流量53.5 m3/s，总设计流量214 m3/s，最大可达280 m3/s，为Ⅰ等大（1）型泵站，是我国目前已建单机容量最大的轴流泵站。
二、工程存在的问题及更新改造的必要性
1.工程存在的问题
至本次更新改造前的2005年，樊口泵站已运行26年，限于当时的建设条件，加上长期运行磨损及运行条件的改变，泵站虽然经过一些局部改造和修整，但依然存在着机电设备老化严重，水工建筑物老化破损、冲刷毁损、配套设施不完善等主要问题，概括如下：
（1）机电设备老化，配套设备缺乏，综合自动化有待完善
①水泵设计扬程为9.5 m，但平均净扬程仅3.94 m，故水泵高效区已偏离泵站平均扬程，加上水泵空蚀严重，轴承磨损，效率下降，已不能保证正常安全运行。水泵主轴锈蚀十分严重，密闭填料处轴颈磨损较大。
②未改造的2台主电机绝缘老化，定子失圆，运行温度高，性能下降明显。
③辅机设备经多年运行，老化磨损严重，绝大部分属淘汰产品，无法采购零配件，管道及阀件锈蚀，难以保证正常运行。
④站用变压器容量偏小，缺乏事故备用电源，闸门启闭机动力配电箱和辅助机械设备老化坏损，励磁变压器经过20多年的运行老化严重，损耗大，绝缘已难满足要求。
⑤综合自动化系统有待完善，缺乏快捷高效的防汛通信和信息管理系统。
⑥泵站只设有一道人字形简易站前拦污栅，栅体强度不够，无机械清污设备，采用人工清污费时费力费资金。
⑦进口拦污栅和检修门门体、埋件和启闭机锈蚀严重。
⑧拍门液压启闭机械液压系统虽于2001年更新，但液压启闭机油缸改造未完成；滑道、滑块经多年运行磨损偏大。
⑨金属结构件腐蚀严重。
（2）水工建筑物毁损及不配套
①泵站出口水毁严重，直接威胁着泵站稳定及堤防安全。
②站前简易拦污栅桥无法满足布置自动清污栅的要求。
③进口八字形挡土墙墙内填土多处发生塌方，墙体产生倾斜和位移。
④泵房内墙壁表层局部破损、裂缝，局部有渗水现象发生。
⑤进水渠两岸护坡严重损坏，渠道淤积。
⑥出口启闭机房钢制门窗锈蚀变形，无法关闭，屋面漏水，泵房密封层、入孔层、水泵层墙壁表层破损，地面易沾染油污。
（3）办公、交通设施不完善
泵站管理设备落后，办公条件较差，缺乏相应的办公自动化设备、通信设备和交通设施。站区环境缺乏统一的规划与建设。
2.更新改造的必要性
上述问题的存在已严重影响了樊口泵站运行的稳定性和安全性，成为防洪排涝的隐患，对其进行更新改造十分必要。
（1）防洪保安的需要
樊口泵站受益区有耕地142万亩（9.46万hm2），人口150多万人，还有一批重要的工业和几百家乡镇企业及一些重要的交通枢纽如武九铁路、武黄高速公路等，地理位置非常重要。泵站存在的问题及安全隐患若不及时消除，一旦泵站不能运行，当发生涝灾时，对当地人民的生命财产安全将造成无法估量的损失。
（2）当地经济社会发展的需要
樊口泵站自1980年建成投入排涝运行，至2005年累计运行76 114台时，排水总量152.2亿m3，年均排水6.1亿m3，抗御了包括1980年、1983年和1991年、1998年、1999年等大于或相当于10年一遇的暴雨涝灾，产生了巨大的社会效益。更新改造后可以进一步消除工程隐患，提高排涝效益，保证梁子湖流域农业稳定高产和人民群众生产、生活安全，将对受益区经济发展发挥更大的作用。
（3）节能减排的需要
樊口泵站装机24 000 kW，每年运行时间长，是当地的用电大户。但因水泵长期偏离高效区运行，加之水泵空蚀、磨损严重，装置效率平均不到50%，能耗超过5.5 kWh/（kt·m），平均每年浪费电能约100万kWh。对泵站进行更新改造，通过合理选型更新水泵，并对主电动机及配套设施进行更新改造，泵站装置效率将提高到55%~60%，节能效益十分明显。
三、更新改造的主要技术措施
1.泵站水工建筑物除险加固
（1）主泵房与安装间之间沉陷缝处理
主泵房与安装间之间沉陷缝因地基不均匀沉陷，经常拉裂，产生大量渗漏水，历史上最大漏水量达到20 m3/h，严重威胁泵站安全，虽经多次处理，效果不佳。本次处理，在主泵房与安装间通道孔口处，沿孔口周边凿槽，槽内设置U形止水铜片与氯丁橡胶共同止浆止水，并采用直径10 mm、长15 cm的膨胀螺栓锚固，再在凿槽内回填环氧砂浆，在接触缝内钻孔补灌LW型水溶性聚氨酯浆液。
（2）进出水流道贯穿性裂缝处理
裂缝表面凿槽封堵，缝内化学灌浆。在裂缝迎水面凿深5 cm、宽32 cm的槽，槽内设置V形止水铜片，采用膨胀螺栓锚固，表面回填环氧砂浆后再进行斜缝钻孔灌注改性环氧砂浆，并在裂缝背水面也凿深3 cm、宽60 cm的槽，采用环氧砂浆抹平后，粘贴碳纤维布（宽50 cm），再在表面回填环氧砂浆。
（3）主泵房地板层裂缝处理
先采用改性环氧砂浆进行灌浆补强，后在裂缝表面（迎水面）凿深3 cm、宽60 cm的槽，并凿除混凝土碳化部分至新鲜混凝土面，采用环氧砂浆抹平后，粘贴碳纤维布（宽50 cm），再在表面回填环氧砂浆。
通过对主泵房的除险加固，在近几年防汛抗洪期间，沉降缝、流道等在长江高水位压力下无明显渗漏（改造前漏水明显）。
2.增设泵站主要水工建筑物自动监测设施
樊口泵站是堤身式泵站，主泵房是长江一级干堤的一部分，加之主泵房建在软基上，不均匀沉陷问题严重。本次更新改造，泵站主要水工建筑物安全监测增加了引张线式水平位移、静力水准沉降变形和基础扬压力观测孔的改造设计，实现了建筑物外部倾斜观测、基础扬压力观测，上下游水位观测等的自动观测，并建立了监测自动化系统，能将观测数据实时传送到上级防汛指挥机构；授权用户可通过公网或水利专网访问平台服务器，浏览相关数据，实现了资源共享。
3.主机组更新改造
（1）主水泵更新
樊口泵站原安装的4台水泵设计扬程均为9.5 m，而多年来实施运行偏离设计工况较多，导致装置效率低，水泵空蚀、振动严重，但运行中泵站净扬程变幅大，为0~8.3 m，改造选型时若简单地将水泵设计扬程降下来，势必导致较高扬程工况下效率低和排水量减小。经过多方论证，确定#2、#3主水泵按原40CJ — 95型号更新，#1、#4号主水泵按新40CJ — 66型号更新，以适应扬程的变化。主要更换水泵轮壳体、叶片、叶轮外壳、水泵导叶体、水泵轴承等，其中转轮采用数控五轴联动机床加工，保证了叶型，提高了叶片表面光整度；叶片外壳空蚀带采用不锈钢带镶套，能有效减轻空蚀；水泵橡胶轴瓦采用耐磨聚氨酯橡胶可大大提高使用寿命（10 000 h以上）。
（2）主电机改造
樊口泵站主电动机体积大，特别是定子当年是分三瓣运到现场安装的，经过多年运行，严重失圆。本次改造，若将定子返厂更换铁芯和线圈，一是运输难度大，二是时间长，三是增加改造成本。经科学分析研究，采用了定子现场整圆叠片、嵌线的新工艺，转子绝缘返厂处理，定、转子绝缘等级提高到F级；改造电动机通风系统，更新空气冷却器；推力轴承采用弹性塑料瓦，取消了液压减载系统，降低了上导油盆的温度，还大大减轻了安装和检修工作量；制动器改为双向供气，完全改善了制动器不能复位的现象；更换了测速装置，为实现自动控制提供了可靠保证。
主机组通过更新改造，经水利部泵站测试中心现场测试，装置效率明显提高，其中40CJ — 95机组装置效率由原来在4 m扬程下不足50%提高到55%以上，40CJ — 66机组在4 m扬程时为60%以上，两种泵型的空蚀明显减轻；电动机温度明显下降，最高由原来的110℃下降为90℃左右，机组振动、噪声减小，达到国家现行标准要求。
4.其他设施设备更新改造
（1）辅机设备
更换了5台供水泵、4台排水泵、2台高压气机、2台低压气机，更换了滤油系统设备及管道系统。运行中，辅机设备基本未发生故障和事故。
（2）电气和自动化系统
更新了站用变压器、动力配电箱、油气水系统控制柜、励磁变压器、叶片角度调节系统、直流电源系统等；增加了弱电回路和控制设备防雷保护、清污机和进口检修门启闭机配电箱；改造了泵站计算机监控系统，更换了部分自动化元件，更换了泵站广播指挥系统；建设了防汛通信网和防汛综合楼视频监视系统，完善了泵站防汛调度室计算机监控系统软件。通过改造，设备运行安全可靠率明显提高，监控简单明了，操作方便迅速。
（3）金属结构
新建了站前拦污栅桥，装设了2台自动清污机；更新了进口拦污栅、进口检修门；所有闸门、拦污栅等金属结构均采用喷锌防腐处理。通过改造，站前拦污栅和进口拦污栅前后几乎无落差，减小了水力损失。
四、更新改造的成效
樊口泵站通过本次更新改造，最大程度上消除了泵站安全运行隐患,基本实现了信息化管理，工程效益得到最大程度的发挥，达到了“安全、高效、经济”运行的目的。
2010年汛期，自4月27日开机到9月20日为止，连续运行了132天，排水约15亿m3。如此长时间、高负荷运行在樊口泵站的历史上还是第一次。它经受住了2010年特大洪涝灾害的考验，确保了梁子湖流域农业稳定高产,工业、交通运输稳定发展和100多万人民生命财产的安全。
通过本次更新改造，泵站管理、生产生活设施及环境进一步完善配套，站容站貌也焕然一新，樊口泵站正为建设全国一流的花园式泵站而努力。
