一、工程概况

东雷一期抽黄大型泵站工程属大（1）型泵站工程，设计灌溉面积102万亩（6.8万hm2），有效灌溉面积83.7万亩（5.58万hm2），渠首设计引水流量40 m3/s，加大流量60 m3/s，灌溉保证率75％。枢纽取水采用“闸站合一”临河无坝引水方式,由一级站将黄河水提入35.5 km长的总干渠，在总干渠右侧分别设置4个提水灌溉系统和2个滩地排灌系统。灌区建总干渠1条，干渠8条，退水渠2条，排水干沟2条，支渠73条，总长506.2 km。灌区共修建各类建筑物1 670座，建设泵站28座，安装各类抽水机组133台套，灌区加权平均扬程214.75 m，最高9级提水，累计扬程331.7 m。该大型泵站工程1975年8月动工兴建，1979 — 1982年相继投入运行，是陕西省利用黄河水资源修建的多级高扬程大型电力提灌工程。

二、泵站工程存在的主要问题

东雷抽黄工程始建于20世纪70年代中期，由于受当时历史条件和技术水平等因素影响，设备选型落后，工程施工质量差。建成运行30年来，工程设施及泵站设备老化，泵站安全运行无保障，已严重影响到灌区灌溉管理工作的正常进行，制约灌区经济发展和人民群众生活水平的提高。

1.机电设备

（1）水泵选型单一，性能差，效率低

东雷抽黄工程建于20世纪70年代，受当时历史条件限制，很难选择到完全满足工程技术指标要求的泵型，部分大型设备为试制产品，水泵选型单一，性能差。高明三级站是灌区最大的三级泵站，安装机组20台，机组台数多，给泵站运行管理和灌溉配水造成了很大困难。建设期间按计划经济体制下的大田作物灌溉模式设计，东雷二、新民二、南乌牛3座二级站安装8台大型黄河试制泵，水泵型号单一，单机设计流量大。随着市场经济体制的建立，产业结构调整，灌区经济作物种植比例逐步提高，农田灌溉逐渐向小流量、长历时趋势发展，因此造成水量调配困难。为适应灌溉模式的变化，只好控制水泵出流，从而导致水泵工况偏移，出流量不足，效率下降。

（2）抽引水泥沙含量大，过流部件磨蚀严重

黄河水泥沙含量大，菱角形颗粒，硬度高，水泵过流部件磨蚀严重，运行500 h出水量锐减，效率降低，如：塬下东雷、新民、乌牛3座二级站安装的8台大型黄河试制泵，运行500～1 000 h（一个灌季），叶轮、口环、水封装置报废。塬上泵站安装的离心泵一般运行2 000 h左右（两个灌季）就要更换叶轮、口环、轴套。

（3）电气设备绝缘等级低，能耗大，效率低，安全性能差

东雷、新民、乌牛3座二级站安装的TD 215/120 — 8型8 000 kW同步电动机属试制产品，线圈制作标准低，B级绝缘，绝缘层松散，轴承漏油，运行时润滑油飞溅到定子、转子线圈上，腐蚀绝缘层，使线圈绝缘破坏，多次发生短路事故；其余25座泵站安装的JSQ系列电动机超期服役，绝缘材料变硬变脆，机械强度下降，电动机启动运行中受机械力作用极易发生槽楔脱落、绝缘剥裂，影响泵站安全运行。

28座泵站安装的SJ1和SL1系列电力变压器属高耗能产品，经长期运行，绝缘油变质，线圈绝缘变脆，密封垫老化，壳体锈蚀，漏油严重。高明三级站等10座泵站主变压器在运行中经常发生轻瓦斯动作事故，安全运行无法保证。安装的DW8 — 35型多油断路器、SN型少油断路器漏油严重，绝缘性能下降，灭弧能力差，遮断容量不能满足要求，经常发生机械卡死，控制、保护拒动，使事故范围扩大。高、低压配电柜型号杂乱，品种繁多，市场原有配件短缺；保护监测仪表落后，触点氧化，灵敏度差，可靠性下降；GG1 — A型高压开关柜柜体锈蚀、变形，操作机构卡死，不能正常分、合闸。GKA — 5/220型直流操作电源屏、KGL11 — 600/110型励磁整流设备分立元件多，接触不良，可靠性差，故障频繁。ZLQ120 — 6KV型油浸电力电缆，敷设环境潮湿，保护层钢带锈蚀，漏油引起绝缘性能降低，经常发生电缆头短路事故。

管理的35 kV输电线路1条、10 kV输电线路3条，总长62.38 km，运行30年，混凝土电杆碳化裂缝，钢筋外露，输电导线氧化，金属构件锈蚀，常发生断线、倒杆事故，给输电线路的安全运行造成很大威胁。

2.金属结构

进水闸门、叠梁闸设施老化，关闭不严不止水，启闭不灵不能正常工作。抽引高含沙水，出水闸阀止水密封破坏严重，使出水闸阀关闭不严，抽真空困难，闸阀丝杆、丝母脱丝，闸板脱落，导致机组不能正常开启。进、出水压力管道运用30年，钢管壁锈蚀磨损4 ～ 8 mm，混凝土管道磨损碳化，经常发生管道破裂漏水。变电站金属构件严重锈蚀，危及设备运行安全。起重设备变速箱、限位器、包闸老化，钢丝绳锈蚀，属不安全设备。真空、供水、排水、通风、油系统设备陈旧，管道漏水、漏油、漏气现象严重。配套JO2系列电动机，运行能耗大，效率低，为国家明令淘汰产品。

3.工程建筑物及生产管理设施

进水池、出水池、流道浆砌石结构地基沉陷，挡土墙开裂，漏水严重。泵站主、副厂房为砖木结构建筑，使用30年以上，地基不均匀沉降，墙体裂缝，屋面漏水，门窗变形腐烂，危及机电设备安全运行。生活设施的设计标准较低，成为危房，职工无法居住。

三、泵站工程更新改造的必要性

东雷抽黄泵站工程承担着合阳、澄城、大荔及蒲城4个县13个乡镇100万亩（６．６７万hm2）耕地的抗旱保收、区域防洪和环境建设重任，在提高农业综合生产能力和保障粮食安全，促进农业增效、农民增收、农村稳定，建设社会主义新农村方面有极为重要的作用。东洼站隶属合阳县灌区，北棘茨站隶属澄城县灌区，泵站工程建于20世纪70年代，由所在县组织设计，属典型的“三边”工程，工程设计标准低，技术落后，工程质量差。受当时科学技术水平限制，机电设备选型不合理，大部分电气设备已成为国家明令淘汰产品。经近30年运用，工程设施老化，机电设备维修费增大，灌溉成本提高，灌溉面积逐年萎缩，影响灌区产业结构调整，成为制约区域经济可持续发展的瓶颈。为了彻底解决东雷一期抽黄泵站工程设施带病运行、机电设备老化、泵站效率下降的问题，更新改造老化机电设备，改造加固工程设施，完善灌溉体系，提高泵站运行效率，势在必行。

四、泵站工程更新改造的技术措施

2008年国家启动大型泵站更新改造项目，东雷一期抽黄灌溉工程列入改造的泵站共21座。2009年利用大型泵站更新改造项目资金对东洼、北棘茨两座泵站进行更新改造。工程设计由陕西省水利电力勘测设计研究院完成，工程施工由中国水电三局完成。项目实施过程中，根据东雷一期抽黄泵站扬程高、流量大、农作物灌溉周期主要集中在春夏两季的特点，改造时间选择在当年的9月份至第二年的2月份，有效施工期仅6个月。施工时间为冬季，工程设施、水工建筑物施工环境恶劣，机电设备生产周期紧，增加了泵站工程更新改造工作难度。

1.泵站工程设计与机电设备选型

①泵站改造坚持在原设计灌溉面积、流量、扬程、装机功率不增大的原则下优化梯级泵站之间水量匹配，单座泵站水泵机组最佳组合运行，水量调度灵活，达到经济高效运行。

②水泵选用综合性能优异的水泵产品，模块化结构设计，产品通用性高，水泵配套高效率水力模型，铸胚采用树脂砂造型，过流部件光滑，抗空蚀性能好，结构紧凑，外形美观，安装方便，效率高。叶轮采用Q235钢板新材料、新工艺焊接，叶轮进出口、叶轮与口环接合面热喷涂Ni60抗磨蚀材料，提高水泵过流部件抗磨蚀能力。泵轴采用#45优质锻钢制造，配可更换轴套，转子部件拆除方便。

③高、低压电气设备布置采用集中控制方式，实现电气设备自动化；控制、保护选用计算机综合保护装置，提高电气设备运行的可靠性和安全性。电动机选用YKK型节能电动机，绝缘等级由原来的B级提高到F级，防护等级IP23。变压器选用低损耗、低噪声、高效节能S11—M系列环保型变压器。高、低压动力电缆选用YJV22交联电缆，提高绝缘等级和防护标准。

2.金属结构设计选型

①出水闸阀选用结构紧凑、形体简单、制造工艺性能好、方便管理的楔形闸阀系列，闸阀密封选用不锈钢金属硬密封。防水锤选用两阶段关闭液控缓闭阀，有效防止水锤发生，确保水泵安全运行。

②进水闸门选用钢闸门，密封性能好，启闭设备选用先进的电控启闭装置，配备自动化操作系统，满足远程操作功能。

③辅机设备：技术供水采用沉淀水池加清水池的供水方案，配备自动化管理系统，按时按量自动供水。抽真空系统采用自行研发的电极法真空传感器进行真空度检测。油系统、排水系统和通风系统选用新型设备配备智能型电控装置，满足自动化要求。

3.泵站工程设施、水工建筑物改造方案

①拆除重建进水建筑物、出水建筑物。泵站进水建筑物由引渠扩散扭面段、清污桥、分水闸、进水流道、吸水池组成，为了减少前池淤积，取水形式正向进水，单台机组单池取水。清污桥前增设回转式清污机。闸房、流道、吸水池、出水池提高混凝土标号，混凝土浇筑一次完成，表面采用电热毯包裹加温，有效解决了冬季施工难度大的技术问题。

②进、出水管及管坡。出水管线维持现布置间距不变，综合施工、性能、价格等因素，选用预应力钢筋混凝土管作为压力输水管，对水泵吸水管、泵后衔接段、叉管、镇墩弯头处采用钢管。管坡随地形变化维持原管坡设计坡比。出水管口断流选用第四代节能型侧翻式拍门，止水性能好，水头损失小，达到节能目的。

4.泵站自动化设计

自动化设计满足离心水泵启动要求，实现全站机电设备的监视、控制自动化，接受系统调度命令，实现主机的开环、闭环运行，达到无人值守或少人值班目标。

五、泵站工程更新改造的成效

改造后的东洼三级站、北棘茨四级站于2010年3月初联合试运转，一次试机成功，设备运转良好。经过春、夏两个灌季运行，初步测试水泵效率由改造前的70%提高到85%，泵站能源单耗由改造前5.8 kWh/（kt·m）降低到4.6 kWh/（kt·m）。经计算泵站装置效率由改造前的50%提高到63%，机电设备安全运行率达到100%，工程设施安全运行率98%，改造工程各项技术性能指标均达到设计要求。

泵站更新改造项目实施后，经济效益得到较大提高，东洼、北棘茨两座泵站可改善灌溉面积8.24万亩（0.55万 hm2），新增灌溉效益638.34万元，年节约机电设备维修费50.0万元，采用计算机综合自动化管理年节约管理费38.2万元，能源单耗降低年节约电能350万 kWh。泵站更新改造项目实施后，大大提高了泵站技术装备水平，增大了灌溉用水保证率，有效改善了项目区干旱缺水的局面，提高了灌区农作物复种指数，为农业增产、农民增收提供了基础设施保障。