長(zhǎng)溝泵站機(jī)組系統(tǒng)供水改造方案設(shè)計(jì)

董傳強(qiáng)，姚輝勇

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250014）

南水北調(diào)東線一期工程長(zhǎng)溝泵站設(shè)計(jì)流量100 m3/s，單機(jī)流量為33.5 m3/s，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程3.86 m，裝設(shè)4臺(tái)3150ZLQ33.5-3.86型立式軸流泵，其中一臺(tái)備用，水泵配套同步電機(jī)2 240 kW，額定轉(zhuǎn)速125 r/min,電機(jī)電壓10 kV，總裝機(jī)容量8 960 kW。長(zhǎng)溝泵站水泵機(jī)組技術(shù)供水水源取自前池，對(duì)電機(jī)上油缸、下油缸冷卻系統(tǒng)和填料函潤(rùn)滑系統(tǒng)同時(shí)供水。在運(yùn)行期間，水中泥沙和浮生物會(huì)隨著供水泵及管道進(jìn)入機(jī)組冷卻盤(pán)管內(nèi)，開(kāi)機(jī)時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)導(dǎo)致機(jī)組冷卻盤(pán)管內(nèi)泥沙淤積和浮生物繁殖，致使冷卻水循環(huán)不暢，供水壓力下降，不能滿足水泵機(jī)組安全運(yùn)行要求。

1　機(jī)組系統(tǒng)供水改造方案選擇

1.1　機(jī)組冷卻方式選擇

1）設(shè)水池帶冷卻塔散熱的開(kāi)放式系統(tǒng)。指循環(huán)水經(jīng)過(guò)電機(jī)散熱盤(pán)管后，溫度升高，再經(jīng)過(guò)冷卻塔風(fēng)機(jī)冷卻降溫，流進(jìn)水池循環(huán)。此種方式經(jīng)過(guò)加溫后的水經(jīng)冷卻塔降溫后很難達(dá)到設(shè)備冷卻要求，降溫過(guò)程中水量損失多；在夏天水池內(nèi)易產(chǎn)生青苔和各種微生物，進(jìn)入冷卻盤(pán)管后同樣影響水泵機(jī)組安全運(yùn)行。

2）技術(shù)供水泵改在積水廊道內(nèi)，由于積水廊道處在泵站最底層，必須選擇大功率、揚(yáng)程高的水泵。回水如果也排入積水廊道內(nèi)，固定的水量經(jīng)過(guò)電機(jī)散熱盤(pán)管循環(huán)，水溫不斷升高就達(dá)不到冷卻效果；回水如果直接排入河道，則需要不斷地向積水廊道內(nèi)補(bǔ)水；此類方法和在前池取水效果一樣。

3）采用循環(huán)純凈水和冷卻機(jī)組冷卻供水。循環(huán)純凈水經(jīng)過(guò)電機(jī)散熱盤(pán)管后溫度升高，再經(jīng)過(guò)冷卻機(jī)組冷卻降溫后重新進(jìn)行循環(huán)冷卻，是一種成熟、可靠的機(jī)組冷卻供水方式。

冷卻機(jī)組供水系統(tǒng)采用ZWLQ-20模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器，管道采用熱鍍鋅管。該系統(tǒng)采用純凈水封閉循環(huán)，模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器可設(shè)定水溫，根據(jù)回水溫度間斷運(yùn)行或停止，同時(shí)用雙絞線連接遠(yuǎn)程集線控制器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程雙向控制。

1.2　設(shè)備選型

1）對(duì)模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器功率參數(shù)進(jìn)行核算。根據(jù)上海電機(jī)廠同步電機(jī)出廠說(shuō)明書(shū)和外形圖說(shuō)明（3主1備），長(zhǎng)溝泵站主電機(jī)參數(shù)和電機(jī)軸瓦冷卻排管參數(shù)見(jiàn)表1。

根據(jù)表1參數(shù)計(jì)算，共需冷卻水溫在低于33℃時(shí)的水流量21 m3/h。

表1　長(zhǎng)溝泵站主電機(jī)參數(shù)和電機(jī)軸瓦冷卻排管參數(shù)表

根據(jù)制冷量和水流量關(guān)系，應(yīng)用時(shí)間溫升法，溫差3℃時(shí)，4臺(tái)主機(jī)組每小時(shí)需要制冷量為73.3 kW。

根據(jù)以上要求，選用型號(hào)為ZWLQ-20模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器，該設(shè)備在環(huán)境溫度35℃時(shí)，按進(jìn)水溫度12℃，出水溫度7℃時(shí)，制冷量60 kW，水流量12 m3/h；按進(jìn)水溫度25℃，出水溫度22℃時(shí)，制冷量78 kW，水流量為20 m3/h。故選1臺(tái)ZWLQ-20模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器滿足泵站設(shè)備正常運(yùn)行，另1臺(tái)作為備用。

2）技術(shù)供水系統(tǒng)管道增壓泵的選型。一般情況下，按5℃溫差來(lái)確定水流量（或按主機(jī)參數(shù)表中的額定水流量），主管道按主機(jī)最大能力的總和估算，分支管道按末端名義能力估算。根據(jù)《能力比摩阻速查估算表》，選定管型及管道泵。

選取水泵時(shí)要根據(jù)“流量——揚(yáng)程曲線”來(lái)確定，但揚(yáng)程和流量不能超出所需太大（一般不超過(guò)20%），那么，水泵的揚(yáng)程即為40.66 m，故選用40 m揚(yáng)程增壓泵較為合適。

2　改造方案中關(guān)鍵技術(shù)要求

2.1　補(bǔ)充供水水源要求

冷卻機(jī)組補(bǔ)水使用純凈水進(jìn)行補(bǔ)水，一是純凈水硬度和酸堿度較小，對(duì)管道壁和機(jī)組軸瓦冷卻器的腐蝕性較小不容易產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象；二是純凈水水質(zhì)較好無(wú)雜質(zhì)，不會(huì)造成管道堵塞；冷卻系統(tǒng)運(yùn)行屬于循環(huán)封閉式，在運(yùn)行時(shí)的水量幾乎無(wú)損耗，且冷卻機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有高位補(bǔ)水箱，只需要在開(kāi)機(jī)運(yùn)行前給補(bǔ)水箱注滿水即可。

2.2　對(duì)冷卻機(jī)組裝置安裝要求

1）冷卻機(jī)組裝置置于室內(nèi)或者封閉空間，以免陽(yáng)光直照；機(jī)組安裝在地面上時(shí)，嚴(yán)禁安裝在低洼之處，機(jī)組基礎(chǔ)高于地面至少300 mm；機(jī)組周圍應(yīng)有不少于800 mm的檢修空間；機(jī)組周邊應(yīng)留有通風(fēng)空間，以便能與外界空氣保持良好的對(duì)流熱交換；機(jī)組機(jī)座應(yīng)平整，并設(shè)置排水溝，以排除凝結(jié)水、化霜水和雨水；機(jī)座上應(yīng)放置防震減振墊。2）鑒于冷卻機(jī)組供水為封閉循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)增壓泵增設(shè)變頻控制。3）輸水管道采用熱鍍鋅鋼管，防止管道老化或銹蝕；主管道需多加固定卡箍或活接，以便檢修維護(hù)。

3　冷卻機(jī)組系統(tǒng)

3.1　冷卻機(jī)組系統(tǒng)組成

原供水系統(tǒng)由供水泵通過(guò)管道對(duì)上油缸、下油缸同時(shí)供水，冷卻水通過(guò)管道直接排到前池中。改造后電機(jī)上油缸、下油缸冷卻則由ZWLQ-20模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻供水。該系統(tǒng)由ZWLQ-20軸瓦冷卻器、進(jìn)水管道、回水管道、減震接頭、管道增壓泵、過(guò)濾器、自動(dòng)放氣閥、膨脹水箱、自動(dòng)補(bǔ)水裝置、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

從水泵機(jī)組油缸內(nèi)流出的回水在管道增壓泵的作用下通過(guò)ZWLQ-20軸瓦冷卻器進(jìn)行冷卻（通常冷卻至18℃），流入主機(jī)組進(jìn)水管道，在機(jī)組上下油缸內(nèi)流動(dòng)帶走機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，再經(jīng)回水管回到軸瓦冷卻器，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)組的冷卻循環(huán)供水。

3.3　冷卻機(jī)組系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

ZWLQ-20模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器由進(jìn)口壓縮機(jī)、水側(cè)換熱器、風(fēng)側(cè)換熱器及自動(dòng)控制單元組成的完整系統(tǒng)，主機(jī)采用進(jìn)口的全封閉壓縮機(jī)，內(nèi)置多種保護(hù)裝置，保證機(jī)組長(zhǎng)期安全運(yùn)行；換熱部分采用波紋親水鋁翅片串紫銅管結(jié)構(gòu)，承壓高、換熱效率佳、結(jié)構(gòu)緊湊；控制部分采用微電腦控制，動(dòng)作靈敏可靠，自動(dòng)化程度高，具有高低壓、失壓、斷水、缺相、過(guò)載、欠電壓、防凍、壓縮機(jī)內(nèi)設(shè)溫度控制保護(hù)等功能；冬季智能除霜，可對(duì)循環(huán)水的凍結(jié)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

4　改造后的特點(diǎn)

改造后的冷卻機(jī)組系統(tǒng)具有溫升均勻、能耗低、無(wú)堵塞、無(wú)污染、噪音小，管路安裝方便、美觀。系統(tǒng)中可以設(shè)定管道回水溫度，當(dāng)回水溫度不高于設(shè)定溫度時(shí)，軸瓦冷卻器的壓縮機(jī)就不工作，達(dá)到節(jié)能效果；安裝在軸瓦冷卻器出水管上的自動(dòng)補(bǔ)水裝置，當(dāng)管道內(nèi)冷卻水自然損耗時(shí)，可自行進(jìn)行補(bǔ)水；在管道增壓泵之前的過(guò)濾器可以過(guò)濾掉管道內(nèi)、主機(jī)組冷卻盤(pán)管內(nèi)的雜質(zhì)；軸瓦冷卻器前的減震接頭和軸瓦冷卻器底座的減震墊片可以最大限度地減少軸瓦冷卻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)，保護(hù)軸瓦冷卻器和管道不受損害；自動(dòng)排氣閥可以及時(shí)排除管道內(nèi)循環(huán)水因氣溫和外界因素產(chǎn)生的氣體等。