談?dòng)屠錂C(jī)組在泵站運(yùn)行中的應(yīng)用成效

牟忠善，姜延國，李典基

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

八里灣泵站樞紐工程是南水北調(diào)東線工程的第十三級(jí)泵站。一期設(shè)計(jì)調(diào)水流量為100 m3/s，設(shè)計(jì)水位站上40.90 m（85國家高程基準(zhǔn)，下同），站下36.12 m，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程4.78 m，平均凈揚(yáng)程4.15 m。泵站采用堤身式、正向進(jìn)、出水布置，主要建筑物由泵房（包括副廠房、安裝間）、清污機(jī)橋、進(jìn)出水池、進(jìn)出水渠、公路橋等組成。泵站裝機(jī)流量133.6 m3/s，安裝軸流泵4臺(tái)，其中備機(jī)1臺(tái)，配額定功率為2 800 kW的同步電機(jī)4臺(tái)，總裝機(jī)1.12萬kW。主泵房為整體塊基型結(jié)構(gòu)，底板最低底高程24.34 m廠房頂高程72.35 m。

1 機(jī)組電機(jī)冷卻系統(tǒng)概況

八里灣泵站1#同步電機(jī)功率為2 800 kW，電機(jī)電壓10 kV，額定轉(zhuǎn)速為115.4 r/min，單機(jī)流量為33.4 m3/s，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程4.78 m，電機(jī)廠家是上海電機(jī)廠。油缸設(shè)計(jì)冷卻方式為技術(shù)供水系統(tǒng)冷卻，供水泵在出水池取水，經(jīng)技術(shù)供水系統(tǒng)管路及附屬設(shè)備從電機(jī)進(jìn)水管進(jìn)入油缸冷卻器，在冷卻器中的換熱管流動(dòng)，油缸中的潤滑油油與銅管內(nèi)的冷卻水進(jìn)行熱交換，溫度得到降低，從排水管流出，達(dá)到冷卻的目的。

2 傳統(tǒng)水冷卻系統(tǒng)存在的問題

八里灣泵站技術(shù)供水取自出水池，經(jīng)水泵、管路、閘閥等給機(jī)組冷卻器供水。東平湖水含水草、泥沙、浮游生物等較多，長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致濾水箱堵塞、管路污垢、閘閥銹蝕等，影響技術(shù)供水冷卻效果，對(duì)供水系統(tǒng)損害較大。目前，經(jīng)過多次改造，雖然增加濾水箱、濾水機(jī)等設(shè)備，大顆粒、小魚蝦、雜草等可以過濾掉，但是細(xì)小泥沙的問題還是解決不了。目前，大部分的泵站都有傳統(tǒng)的水冷卻系統(tǒng)，面臨的問題也都大同小異，歸結(jié)起來有以下幾點(diǎn)：

1）水源水質(zhì)差，容易形成污垢，堵塞管道及濾水設(shè)備，供水壓力不足。

2）整套系統(tǒng)設(shè)備較多，管路走向復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)工作量大，水頭損失大，系統(tǒng)運(yùn)行效率較低。

3）水質(zhì)較差，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，管路及冷卻器銅管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生水垢，影響降溫散熱效果。

4）停機(jī)后油缸冷卻器銅管內(nèi)積水不易排出，如遇極寒天氣，廠房溫度低，容易凍壞冷卻器銅管。銅管凍裂后，油缸內(nèi)潤滑油就順著凍壞的銅管流入技術(shù)供水管路中，產(chǎn)生較大的安全隱患。

5）技術(shù)供水系統(tǒng)技術(shù)成熟，方便操作，運(yùn)行成本較低。

3 油冷系統(tǒng)與水冷系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

為了檢驗(yàn)1#機(jī)組油冷系統(tǒng)改造后運(yùn)行效果，2021年1月27日11:30，1#電機(jī)冷卻系統(tǒng)切換到油冷系統(tǒng)投。油冷機(jī)設(shè)置溫度為35℃，運(yùn)行至下午7時(shí)左右，同步電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，油缸、瓦溫等參數(shù)正常。下面是同時(shí)段原有技術(shù)供水和有冷卻系統(tǒng)運(yùn)行過程中上位機(jī)采集到的推力瓦溫度做對(duì)比情況。

經(jīng)過1#機(jī)組油冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)投入運(yùn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用油冷系統(tǒng)時(shí)最低溫度值為45℃，水冷系統(tǒng)最高溫度為50℃，推力瓦溫度在使用油冷系統(tǒng)后有明顯的下降。如油溫設(shè)置再低一點(diǎn)，再加上后期油冷機(jī)組自動(dòng)化完善后，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行效果還會(huì)更加明顯。

表1 1#機(jī)組油冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)推力瓦溫度℃

表2 1#機(jī)組水冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)推力瓦溫度（同時(shí)間點(diǎn)采集）℃

表3 兩套冷卻系統(tǒng)溫度值對(duì)比（同時(shí)段）℃

4 油冷機(jī)組的特點(diǎn)

八里灣泵站1#同步電機(jī)在原有技術(shù)供水基礎(chǔ)上增加了一套油冷卻系統(tǒng)，其主要工作方式為，上、下油缸各設(shè)置一臺(tái)雙壓縮機(jī)油冷卻設(shè)備，經(jīng)高壓管路接上、下油缸的進(jìn)、回油管，形成閉合管路。根據(jù)外界溫度、機(jī)組負(fù)荷等要求，設(shè)置完需要的溫度值，啟動(dòng)油冷機(jī)，油缸中的潤滑油油經(jīng)冷卻設(shè)備循環(huán)，從而達(dá)到降溫的目的。結(jié)合油冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作情況，其有下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）油冷系統(tǒng)管路布置簡(jiǎn)單，采用軟質(zhì)高壓油管，安裝簡(jiǎn)易。

2）采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口油泵，壓力大，穩(wěn)定性高，恒久耐用。

3）可以根據(jù)機(jī)組負(fù)荷、季節(jié)、環(huán)境溫度等因素，設(shè)置需要的工作溫度，運(yùn)行更加可靠。

4）改善電機(jī)油質(zhì)、推力瓦、導(dǎo)軸承瓦等設(shè)備的溫度環(huán)境，可以提高設(shè)備使用壽命。

5）溫度控制可以在20～45℃之間調(diào)節(jié)，操作方便。

6）油冷機(jī)自帶的完善的電器保護(hù)系統(tǒng)，具有缺相保護(hù)、電流過載保護(hù)、高低壓保護(hù)等確保機(jī)組正常運(yùn)行。

通過油冷系統(tǒng)與傳統(tǒng)技術(shù)供水系統(tǒng)在1#機(jī)組運(yùn)行中推力瓦溫度數(shù)據(jù)對(duì)比來看，冷卻效果還是很明顯的。目前南水北調(diào)大型泵站運(yùn)行方式下，這兩套系統(tǒng)同時(shí)存在互為備用，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行起到了保障作用。結(jié)合這兩套冷卻系統(tǒng)的特點(diǎn)，在以后運(yùn)行中再積累更多的經(jīng)驗(yàn)，為今后在南水北調(diào)大型泵站中的應(yīng)用提供更多的技術(shù)支持。