南水北調(diào)山東段泵站機(jī)組技術(shù)供水方案優(yōu)選

王海濤，蘇 陽(yáng)，康 晴

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南250109）

大型泵站是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，除建設(shè)主體建筑物外，主電機(jī)、水泵是大型泵站的核心設(shè)備，高低壓供電系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、設(shè)備安防監(jiān)控系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)設(shè)備，除此之外還需要可靠的油、水、氣等輔助系統(tǒng)作為保障，輔助系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行直接影響主機(jī)組系統(tǒng)的運(yùn)行安全，決定了泵站是否安全生產(chǎn)。其中技術(shù)供水系統(tǒng)又是大型泵站機(jī)組運(yùn)行輔助系統(tǒng)中的重要組成部分，泵站技術(shù)供水系統(tǒng)主要為主電機(jī)、水泵軸承系統(tǒng)提供冷卻、潤(rùn)滑用水，技術(shù)供水系統(tǒng)方案的選擇決定了主機(jī)組運(yùn)行安全和維護(hù)成本。南水北調(diào)東線一期工程山東段新建大型泵站中共有5 座泵站設(shè)計(jì)為立式軸流泵機(jī)組。

1 泵站原設(shè)計(jì)技術(shù)供水方案

韓莊運(yùn)河段的臺(tái)兒莊泵站、萬(wàn)年閘泵站以及南四湖-東平湖段的長(zhǎng)溝泵站、鄧樓泵站水泵機(jī)組技術(shù)供水水源取自前池，在前池處預(yù)留管道取水口，后置閘閥，通過(guò)管道連接立式離心泵，再通過(guò)過(guò)濾器后對(duì)電機(jī)上、下油缸冷卻系統(tǒng)和聯(lián)軸層填料函同時(shí)供水，運(yùn)行方式是一用一備。

八里灣泵站水泵機(jī)組技術(shù)供水水源取自出水池處翼墻處預(yù)留集水井，后置閘閥，通過(guò)管道連接臥式離心泵，再通過(guò)過(guò)濾器后對(duì)電機(jī)上、下油缸冷卻系統(tǒng)和聯(lián)軸層填料函同時(shí)供水，運(yùn)行方式是一用一備。

開(kāi)放式水循環(huán)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是建設(shè)費(fèi)用低、施工工藝簡(jiǎn)單。但在設(shè)備運(yùn)行期間會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，尤其是前池內(nèi)水中泥沙含量較高時(shí)，大量泥沙和浮游生物等會(huì)隨著供水泵進(jìn)水口處以及管道內(nèi)壁，雖然經(jīng)過(guò)過(guò)濾器清理，但仍有一些進(jìn)入機(jī)組冷卻器內(nèi)，長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)機(jī)就會(huì)導(dǎo)致供水泵進(jìn)水口浮生物吸附繁殖以及機(jī)組冷卻器內(nèi)堆積泥沙，導(dǎo)致冷卻水循環(huán)不暢通，供水壓力持續(xù)下降，不能滿足正常運(yùn)行需求，致使冷卻器堵塞無(wú)法對(duì)電機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油進(jìn)行冷卻，給機(jī)組安全運(yùn)行帶來(lái)較大隱患[1]，特別是散熱器堵塞、結(jié)垢或腐蝕穿孔后會(huì)引起油室進(jìn)水，造成機(jī)組維護(hù)成本大幅增加。

2 泵站機(jī)組技術(shù)供水常見(jiàn)方式

2.1 常規(guī)河水冷卻

河道水經(jīng)過(guò)管道泵循環(huán)冷卻，經(jīng)水泵引水后通過(guò)過(guò)濾器后直接連通上、下油缸的冷卻器降溫后再排入河道的開(kāi)式系統(tǒng)，達(dá)到冷卻油溫的目的。由于現(xiàn)在河道內(nèi)水環(huán)境存在不同程度污染，水草、浮游生物多、微生物等菌類繁殖快，且水體泥沙含量較多時(shí)，容易造成管道擁堵，長(zhǎng)期在此種環(huán)境下運(yùn)行，很容易造成散熱器管路堵塞，尤其在泵站開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)這些問(wèn)題時(shí)不易及時(shí)維修，會(huì)給機(jī)組安全運(yùn)行帶來(lái)較大隱患[2]。韓莊運(yùn)河段的臺(tái)兒莊泵站、萬(wàn)年閘泵站以及南四湖-東平湖段的長(zhǎng)溝泵站、鄧樓泵站原設(shè)計(jì)為此類，現(xiàn)均已根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行技術(shù)改造。

2.2 技術(shù)供水泵改

在集水廊道內(nèi)，由于集水廊道用于檢修水泵時(shí)排水、存水，且一般設(shè)計(jì)在泵站底部，必須選擇大功率、揚(yáng)程高的水泵，而廊道內(nèi)的水來(lái)自河道且水量比較固定，容易在底部堆積泥沙，水質(zhì)得不到保證，也容易產(chǎn)生浮游生物、青苔等。循環(huán)水如若也排入集水廊道內(nèi)，固定的水量經(jīng)過(guò)電機(jī)冷卻器循環(huán)后，水溫將會(huì)不斷升高，就達(dá)不到冷卻的效果，需要排除原有集水廊道內(nèi)的水后，重新放入河水。如果循環(huán)水直接排入河道，則需要不斷地向集水廊道內(nèi)補(bǔ)充水源。此類方法和在河道取水效果一樣，只是減少河道垃圾進(jìn)入供水泵，水質(zhì)問(wèn)題（浮游生物、青苔等）仍無(wú)法解決，管道、閘閥等仍然會(huì)銹蝕腐化[3]。

2.3 湖水冷卻

采用出水側(cè)湖水經(jīng)過(guò)管道泵循環(huán)冷卻，將湖水經(jīng)過(guò)水泵引水直接通過(guò)上、下油缸的冷卻盤管降溫后再排入河道的開(kāi)式系統(tǒng)，達(dá)到冷卻油溫的目的。由于現(xiàn)在湖內(nèi)水環(huán)境存在大量魚(yú)蝦，水草漂浮物多，調(diào)水時(shí)如遇魚(yú)蝦聚集時(shí)，容易造成管道泵處擁堵，長(zhǎng)期在此種環(huán)境下運(yùn)行，很容易造成冷卻水無(wú)法在散熱盤管循環(huán)，尤其在泵站開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)這些問(wèn)題時(shí)不易及時(shí)維修，會(huì)給水泵安全運(yùn)行帶來(lái)較大隱患。南四湖-東平湖段的八里灣泵站原設(shè)計(jì)為此類情況，現(xiàn)已在進(jìn)水口管道閘閥后加裝一個(gè)內(nèi)置過(guò)濾網(wǎng)的儲(chǔ)水箱防止魚(yú)蝦進(jìn)入管道泵處。

2.4 采用冷水機(jī)組供水

該系統(tǒng)采用城鎮(zhèn)自來(lái)水（自備井水）供水，循環(huán)水在管道增壓泵作用下從機(jī)組上、下油缸內(nèi)的冷卻器以及葉調(diào)機(jī)構(gòu)油缸內(nèi)冷卻器出水管道流出，通過(guò)冷卻機(jī)組進(jìn)行冷卻（通常冷卻至18 ℃左右）后，再流入主機(jī)組進(jìn)水管道，在機(jī)組上、下油缸內(nèi)以及葉調(diào)機(jī)構(gòu)的冷卻器內(nèi)流動(dòng)帶走機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的熱能，再經(jīng)出水管回到冷卻機(jī)組內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組上、下油缸內(nèi)以及葉調(diào)機(jī)構(gòu)的冷卻循環(huán)供水，為滿足循環(huán)水量的需求，可在管道增壓泵后加設(shè)一道補(bǔ)水水箱。目前，韓莊運(yùn)河段的萬(wàn)年閘泵站、臺(tái)兒莊泵站現(xiàn)已改造成冷水機(jī)組供水。

2.5 變頻冷水機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)

該系統(tǒng)對(duì)城鎮(zhèn)自來(lái)水或自備井水首先進(jìn)行初級(jí)過(guò)濾、軟化，再進(jìn)行凈化、去離子，然后進(jìn)入變頻冷水機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，并設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程雙向控制。該冷卻系統(tǒng)具有溫升均勻、節(jié)能、無(wú)堵塞、無(wú)污染、噪音小，系統(tǒng)為封閉式循環(huán)，循環(huán)水重復(fù)利用，同時(shí)能夠自動(dòng)控制水溫、自動(dòng)補(bǔ)水、自動(dòng)排氣、定期排污等優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到制冷量自動(dòng)化控制、純凈水密閉循環(huán)、節(jié)能降耗，確保供水機(jī)組和泵站安全平穩(wěn)運(yùn)行的目的。長(zhǎng)溝泵站現(xiàn)已采用此供水改造方案。

3 潤(rùn)滑油冷卻機(jī)組系統(tǒng)

潤(rùn)滑油冷卻機(jī)組方式，此項(xiàng)技術(shù)供水方案區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)供水方式，不同之處是在與改變了機(jī)組冷卻方式，上述的冷卻方式主要是利用河水、自備井水、自來(lái)水、湖水、去離子純凈水等進(jìn)行冷卻，此方式是將電機(jī)上、下油缸冷卻系統(tǒng)和填料函潤(rùn)滑系統(tǒng)分離，填料函潤(rùn)滑還是采用原有供水方式，但電機(jī)上、下油缸冷卻系統(tǒng)采用潤(rùn)滑油自循環(huán)冷卻方式。

3.1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由進(jìn)油管道、回油管道、減震接頭、冷卻器、管道增壓泵、過(guò)濾器、自動(dòng)放氣閥、補(bǔ)油箱、自動(dòng)補(bǔ)油裝置、流量計(jì)、排污閥及若干閘閥、逆止閥和管道等組成。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行原理

將電機(jī)上、下油缸通過(guò)放油管路（加設(shè)三通，不影響放油），在管道增壓泵的作用下通過(guò)管道連接冷卻裝置（冷卻機(jī)組）進(jìn)行冷卻，再流入電機(jī)上、下油缸內(nèi)，實(shí)現(xiàn)上、下油缸內(nèi)潤(rùn)滑油循環(huán)冷卻。

3.3 潤(rùn)滑油冷卻機(jī)組優(yōu)點(diǎn)

此冷卻方式是在冷水機(jī)組的理念上優(yōu)化的方式，減少了冷水機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的冷卻器磨損漏水等情況，減少維修成本及運(yùn)營(yíng)成本。

3.4 潤(rùn)滑油冷卻注意事項(xiàng)

1）安裝要按照油管路安裝要求進(jìn)行，切記要沖洗管路避免在潤(rùn)滑油中摻入渣滓，造成推力瓦、導(dǎo)向瓦等部件的磨損，造成不必要的設(shè)備損傷。

2）此冷卻方式運(yùn)行時(shí)由于進(jìn)出溫差較大容易出現(xiàn)管道冷凝水現(xiàn)象，要做好管道保溫處理。

4 結(jié) 語(yǔ)

泵站技術(shù)供水方案的選擇直接關(guān)系到機(jī)組運(yùn)行壽命和維修養(yǎng)護(hù)周期，也影響到泵站安全運(yùn)行和生產(chǎn)維護(hù)成本控制。依據(jù)實(shí)際應(yīng)用，原設(shè)計(jì)方案均進(jìn)行了升級(jí)改造，采用了冷水機(jī)組方案。隨著南水北調(diào)東線二期建設(shè)提上日程，技術(shù)供水方案的設(shè)計(jì)可采取冷水機(jī)組方案，也可采取新的技術(shù)供水方案，但技術(shù)供水方案新技術(shù)還需要進(jìn)一步的實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證。