1.1突出实用性和可靠性
实用是泵站起码的要求,而可靠则是排涝泵站的灵魂,是根本所在。一个泵站如果排不出水或效率低下,或达不到设计标准,那就是失败。而电气设备的实用和可靠则直接关系到整个泵站的效能。
1)电气设备的选型要挑选正规的、国家认证的(如电气要3C认证)厂家样本参考选型。在经济条件许可的情况下,选用历经市场洗礼过的产品更能让人放心一些,至少电气上如此;特别是关键部位的关键设备,如电机及总开关。在开关、接触器、变压器等电气设备规格的选择上,要留有足够的余地,要保证在恶劣的环境下(环境温度特别高等)还能满负荷运行。比如,变压器容量适当留有余地,不仅有足够的超载能力,而且还能经济运行,安全可靠性将大大提高。
2)计算容量的确定在确定计算容量时,要按功率因素没有补偿时的负载算,即按功率因素为018左右算。因为在电容补偿系统故障的情况下,依然要保证机组能全开,变压器绝不能成为制约运行的瓶颈。笔者认为,书上很多介绍确定计算负荷或容量的方法对排涝泵站都是不合适的。排涝泵站需用系数的确定,要按实际情况推算,而不是先确定一个需用系数,然后再确定计算负荷。排涝泵站的计算总负荷,应该是所有水泵机组全开、没有功率因素补偿情况下的全部可能负荷(包括辅助设备)。
例如,泵站装机容量是6×200 kW,需要同时使用的辅机及照明等10 kW,功率因素平均018,则计算容量S =(6×200 + 10)/ 018 = 1 513 kVA,变压器容量至少应该1 600 kVA.
3)一次主接线的选择鉴于排涝泵站的特殊性(不管在任何情况下,都要保证水泵能正常运行),如何来保证水泵电机能百分百正常启动?一开始的电气设计方案起着决定性作用,首要的就是一次主接线的选择一定要力求简单。
1998年设计的诸暨市横山湖排涝泵站有7台400 kW机组,选择的是直配异步高压10 kV电机直接启动,电气主接线很简单,控制环节相对也少。因为是异步电机,结构也相对简单,维护量更少,运行快10 a了,电气方面从没出现过异常情况。2007年在罗莎台风期间,有2台拍门因为铰座螺栓脱落,拍门被冲跑,造成水泵倒转,其它5台水泵排出的水,全由这2台倒灌回来。当时情况十分危急,内湖水位节节升高,人民财产受到严重威胁,只能强启。好在当初设计的方案对重启非常有利,一是没有变压器受制,可以把电网当作无限大容量(根据经验,容许直接启动的鼠笼式异步电机大功率不大于电源变压器容量的20 ~30 );二是高压10 kV电机额定电流小,只有27 A,不会使电机过热,产生的电动力也不足以使绕组端部变形;三是直接启动,没有中间环节;四是电机是16极,极数较多,转矩较大(相同功率及频率下电机极数越多转矩越大);五是当时供电电压正常,在+ 5 范围内,有利于启动(起动转矩和大转矩跟电压的平方成正比)。综合分析启动条件后,认定强启可行,在退出过流保护后,水泵在重载状态下强启成功。所以设计方案的简化,更能经得起运行的考验。
4)主电机启动方式的选择对水泵电机的启动,可以采用自动、电动、手动3种方式,前2种方式不需选择,在任何时候同等有效;第3种方式是在前2种方式失效的情况下实施。通过这3种方式的设定,只要电机不烧毁,保证能使电机正常运行,发挥泵站的正常效能,且更能适应泵站不同文化程度的运行人员操作。
1.2辩证看待技术先进技术
先进也相当重要,应用先进的技术能产生较大的综合经济效益,也能体现以人为本的思想,既是泵站实际的需要,也是今后发展的趋势。对排涝泵站来说,要采用先进技术,但不能是尖端技术,应该选中等的先进技术,即成熟的应用技术,千万不能是实验室的技术或是厂商鼓吹的技术。现在有不少设计人员总想着追求先进,但笔者却认为,排涝泵站的先进性必须建立在安全可靠的基础上,不然一切皆空。设计人员更不能脱离实际,过于超前,把什么都搞得非常“先进”,一个简单的操作都必须要在电脑上完成,这样会让很多初中和小学文化程度的运行人员无所适从,甚至一点小故障也无法处理。
1.3经济优化
同样是实用的方案,要选经济的,要全面衡量。遵循上面的原则程序,可靠性放在位,其他的能节约就不要浪费。这里有一点要值得注意,泵站的建设一般是国家投资,但以后运行却是当地财政支出的,或是自收自支的,这就需要在设计时特别考虑泵站的运行费用。如有2个方案在技术上相当,则一般应优先采用投资和年运行费用均较小的方案。
对一些后续运行维护费用特别高的方案,哪怕当时投资较小的,也尽量不要采用。如高压配电屏,电力局一般要求采用直流操作电源,这套直流电源维护费用相当高,就算用免维护电池,寿命依旧不长,不到四五年时间,十多万元就打水漂了。所以笔者主张采用交流电源,同样可靠的电源,我们四五十年下来也从没出过问题。另外,在选原动机时,异步鼠笼电机是,300 kW以下一律选用低压异步鼠笼电机;300~800 kW范围的,可以选用10 kV高压异步鼠笼电机,尽量不选同步电机(励磁系统比较复杂,故障率较高),这里既有运行管理的复杂性,还有维护难和运行维护费用高的问题。
2结语
在进行中小型排涝泵站电气设计时,要考虑各方面的问题,切合实际,注重实效,既要考虑施工的方便和可能性,也要考虑运行和维护时碰到的问题;要考虑技术问题,还要考虑经济问题;为关键的是要重点考虑安全可靠性问题,还要考虑到异常状态(机械或电气故障,拍门或闸门等损坏)下的运行问题等,终为排涝泵站的安全、高效、节能运行打下良好的基础。