惠南莊泵站技術供水簡介

劉大功

中國水利水電第七工程局安裝分局 四川彭山 620860

摘要：惠南莊泵站是南水北調中線總干渠上唯一的一座大型的泵站，是中線北京段實現管涵加壓輸水的控制性工程；是一座可自流和加壓調流自動化程度較高運行工況復雜的泵站，故泵站的主要設備都引進國處設備，本文主要介紹了泵站技術供水為主要設備提供冷卻水的方法。希望對技術供水為國外設備冷卻水設計和運行同行有所幫助。

關鍵詞：惠南莊泵站；技術供水；冷卻水

1.工程概況

惠南莊泵站是南水北調中線總干渠上的大型加壓泵站，泵站位于北京市房山區大石窩鎮，距離北京市約有60km，至中線總干渠終點頤和園團城湖約78km。是一座共安裝8臺水泵（6臺工作，2臺備用），單機流量為10m3/s，楊程58.2米，最大設計流量為60m3/s；配套電機7300kw，總功率58.4Mw。

北京惠南莊泵站在流量小于20m3/s時采用自流供水方式，從前池利用小流量輸水管繞過機組，進入泵站出水管，利用重力自流；當流量要求大于20m3/s時，關閉小流量，經泵站加壓增大流量，為了節能及滿足流量變化的要求，泵站采用單線2臺，或雙線4臺、6臺水泵并聯、變頻調速相結合的運行方式。

泵站具有單機容量大，特征參數變幅大，調速范圍大，運行工況復雜，自動化程度較高等特點。故泵站的主要8臺套水泵、電機、變頻器（變頻驅動裝置）、輸入變壓器采用引進設備，其中水泵由Andriz公司供貨，電機、變頻器和輸入變壓器由ABB公司供貨。這些設備的冷卻水全由技術供水系統來供給。

冷卻水正常供給是保證設備正常使運行必要條件，本文以惠南莊泵站的技術供水為例紹介：技術供水的科學供水方式，是保證設備冷卻水滿足的設備正常運行。

2.技術供水設備的運行

2.1泵站供排水系統介紹

泵站供排水系統包括技術供水系統、技術供水管路，排水溝、排水泵房、集水井。

泵站需要冷卻水的設備：8臺主電機、8臺變頻器、8臺稀油站、水泵軸密封，8臺主電機、8臺變頻器、8臺稀油站的冷卻水都由技術供水；水泵軸密封潤滑冷卻水直接從主水管道取水，利用主水管的壓力向軸密封供水進行潤滑和冷卻。

技術供水系統由取水管道、技術供水室、供水管道、排水溝（管）組成。技術供水從泵站前池左右側取水，引到技術供水室（技術供水室設在泵站副廠房B2層，室內共布置供水泵及閥門儀表等），經過濾水器（網孔2mm），由供水泵（共有6 臺供水泵，其中4臺工作，2臺備用，單泵流量125m3/h，揚程40m）加壓，經過供水管道向8臺主電機、8臺變頻器、8臺稀油站供冷卻水；8臺主電機、8臺稀油站的冷卻水回水經過排水溝排至集水井，由排水泵房排至前池（當水質較差時，將污水排至廠外排水溝），水泵軸密封潤滑冷卻水也通過排水溝排至集水井；8臺變頻器冷卻水經過排水管直接排至前池（見圖一）。

圖一：供排水系統圖

2.2技術供水運行方式

從技術供水室右側供水管為DN150的鋼管，是8臺變頻器供水主管，至8變頻器支管分別采用DN50鋼管；從技術供水室右側供水管為DN300的鋼管，是8臺電機、8臺稀油站供水主管，至8臺電機支管分別采用DN80鋼管，至8臺稀油站支管分別采用DN25鋼管，到每個設備前都設有閥門用于控制流量或檢修。

2.3技術供水運行方式調試

設計中為了滿足各設備的用水量，計劃通過調節閥來完成。但由于惠南莊泵站機組的運行方式復雜：小流量運行、單線雙機運行、雙線4機運行、雙線6機運行。小流量運行不涉及到機組運行，也不涉及到技術供水；單純雙機運行時，要考慮熱備機組，就要考慮到4臺機組的技術供水；雙線4機運行，要考慮6臺機組技術供水；雙線6機運行，要考慮8臺機組技術供水。在高莊過程中發現通水調節閥無法滿足各種運行工況下的供水，即一部分設備的水量多，而另一部分設備水量又達不到要求。采用開啟各設備前的閥門開度來調節各設備的流量方式，滿足了設計要求，完成了技術供水的調節。并于2015年5月開始進行設備試運行。

3.技術供水故障分析及解決的方案

3.1技術供水故障

5月初進行機組試運行，并完成了6#、7#機組的瓦溫穩定試驗、三次無故障停機試驗及24小時試運行；但按照試運行程序切換到5#、8#機組進行試運行，在5#機組調試過程中因變頻器故障跳閘而停機，隨即啟動6#、7#機組分別與8#機組組合運行，但也相繼因變頻器冷卻水流量低導致變頻器溫度高故障停機或開機失敗。最終導致泵站的試運行工作停止。

3.2技術供水故障分析

3.2.1初步認為是供水管路安裝時沒有清洗干凈，導成雜質堵塞；經拆卸5#變頻器中換熱器檢查，發現換熱器進水側水流通道被絮狀物堵塞，當即采用高壓水進行反沖洗，沖出一些絮狀物雜質，再次進行通水，但通水量仍很小，無法滿足變頻器冷卻水流量要求。考慮絮狀物較軟，懷疑可能進入換熱器內部，淤集在換熱器內；在廠家的指導下，我們進行了解體，果真發現在板片之間有許多絮狀物堵塞了流水通道，通水有效面大大減少，估計僅五分之一。進行了清洗后，試通水，水的流量恢復正常。從而確認故障原因：由于冷卻水流道被堵塞，使水流量小，熱交換量也大大降低從而使變頻器的熱量無法帶走，導致溫度快速上升，達到停機值或因冷卻水流量過小達不到機組啟動的條件導致啟動失敗。隨即對8臺變頻器中的熱交換器進行了拆卸進行清洗。

3.2.2水源中的雜質

水源中的絮狀物雜質是此次故障的根本原因。我們試運行時間在5月初，正是槐樹花飛揚之時，北拒之南的水渠都明渠，槐樹花也隨風也進入了水中了，因其細軟，也通過了技術室中的原濾水器（網孔2mm）進入到變頻器、電機、稀油站冷卻。由于變頻器熱交換器的流道較小且是曲線，其通道最先被絮狀物堵塞。電機空冷器是管殼式換熱器，其熱交換器流道未出現堵塞，但時間長久后難免也會出現堵塞的可能。

3.3技術供水改進方案確定

在確認了：技術供水中的絮狀物堵塞了換熱器流道，是造成變頻器冷卻水流量低的根本原因，為了解決冷卻水在換熱器流道堵塞問題，需要解決技術供水水質問題。

在分析技術供水系統水質影響變頻器正常運行過程中，發現在夏季炎熱季節，技術供水系統水溫將超過變頻器正常運行的最高溫度，即當到夏季時，繼續采用從前池取水的技術供水方式也同樣影響變頻器的正常運行，同樣會造成機組停機，機電和稀油站不存在此情況。

為了保證機組的安全運行，針對變頻器和電機及稀油站的水質、水溫的不同要求。應采用不同的供水方式，電機和稀油站的冷卻水只要保證水源中不要再絮狀物類的雜質即可。變頻器的冷卻水卻不同了，不僅要保證水質中不要有絮狀物類的雜質，還要考慮在夏季炎熱季節水源的溫度問題。

根據電機、變頻器、稀油站、水泵軸密封潤滑冷卻水（水泵軸密封潤