永定河循環(huán)泵站調(diào)度 行工況控制分析

陳 偉 康軍強(qiáng) 王明光

（北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 北京 100048）

1 目概況

建設(shè)永定河循環(huán)管線（門城湖~宛平湖）工程的目的是為永定河門城湖、蓮石湖、曉月湖、宛平湖的水形成循環(huán)系統(tǒng)，改善永定河的生態(tài)環(huán)境，保護(hù)首都水源和建設(shè)首都西部生態(tài)屏障，發(fā)展水岸經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜蔚壬鷳B(tài)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高人民生活水平，推進(jìn)沿河建設(shè)和更好地貫徹北京市總體規(guī)劃。工程包括20.6km的循環(huán)管線、3座提水泵站及分水口等配套設(shè)施。目前3座提水泵站已建成，分別位于門城湖、蓮石湖、宛平湖的下游。其中門城湖循環(huán)管道供水規(guī)模為4萬m3/d；蓮石湖循環(huán)管道供水規(guī)模為8萬m3/d；宛平湖循環(huán)管道供水規(guī)模為15萬m3/d。

2 實(shí)現(xiàn)功能

永定河循環(huán)管線工程可實(shí)現(xiàn) 13大功能，詳見表1。

表1 永定河循環(huán)管線工程可實(shí)現(xiàn)功能

3 循環(huán)系統(tǒng)調(diào)度 行工況分析（以工況1為例，其他工況同略）22

3.1 工況1理論計(jì)算分析

門城湖泵站單獨(dú)向三家店水庫供水小于 4萬m3/d，管線全長(zhǎng)約3500m，管徑DN800，管材鋼管，中間無分水。門城湖泵站前池常水位92.20m，三家店水庫常水位 108.50m。根據(jù)管路特性，可求出所需揚(yáng)程，公式如下所示：

式中：

p''、p'——分別是下水面和上水面的壓力，一般為大氣壓Pa即p''=p'=Pa；

H'——凈揚(yáng)程（實(shí)際揚(yáng)程），即上下水面間的垂直高度（m）；

H——通過管路液體單位液重的水力損失水頭；

h沿、h局——分別為管路沿程和局部損失水頭；

A——管路截面面積（m2）；

F、Σξ——分別為管路摩阻系數(shù)和各種局部阻力系數(shù)之和；

K——管路特性系數(shù)，對(duì)一已知管路系數(shù)為一常數(shù)。

根據(jù)p''=p'=Pa，同時(shí)令

本次設(shè)計(jì)管路全線長(zhǎng)約 3500m，管徑 DN800，管材為鋼管，管道糙率 0.013，因?yàn)楣艿冷佋O(shè)在平原區(qū)，管路起伏較小，管道沿線共設(shè)有 90°彎頭 8處、45°彎頭20處，管道出口淹沒出流，故局部損失系數(shù)暫按8×0.99+20×0.183+1=12.6考慮。

本工程

根據(jù)K值可求出水泵在各種流量下所需要的水泵揚(yáng)程，進(jìn)而可繪出管路特性曲線，見表2、圖1。

循環(huán)管線所用水泵為某一水泵生產(chǎn)廠家，圖 1為廠家提供的水泵Q-H、Q-η性能曲線圖。

根據(jù)曲線可提取相應(yīng)流量下對(duì)應(yīng)的水泵揚(yáng)程，見表 3所示。根據(jù)比率公式 Q1/Q0=n1/n0以及，可分別求出水泵在不同頻率下流量-揚(yáng)程曲線，見圖2所示。

3.2 工況1試 行數(shù)據(jù)分析

根據(jù)工況 1試運(yùn)行參數(shù)記錄可知，水泵在45~50Hz運(yùn)行時(shí)，流量范圍基本在 900~1800m3/h，除去非理想條件下水泵實(shí)際運(yùn)行誤差、流量計(jì)讀數(shù)誤差等因素，試運(yùn)行數(shù)據(jù)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)（1080~1667m3/h）相對(duì)較為接近。

4 結(jié)語

本文通過理論計(jì)算得出工況1條件下水泵調(diào)速運(yùn)行范圍與出水流量的關(guān)系，通過對(duì)比分析試運(yùn)行所記錄的數(shù)據(jù)，可得出如下結(jié)論，即各種工況下通過以上方法進(jìn)行計(jì)算分析所得出的理論計(jì)算數(shù)據(jù)可以作為水泵調(diào)度運(yùn)行控制的依據(jù)。

表2 流 -揚(yáng)程對(duì)照表

表3 流 -揚(yáng)程對(duì)照表（50Hz）

圖1 水泵Q-H、Q-η性能曲線圖

圖2 管 特性曲線及不同 率曲線圖