永幸河泵站技術(shù)供水系統(tǒng)改造總結(jié)

一、引言

大型泵站具有低揚程、大流量的特點，是水利防洪減災(zāi)體系中的重要組成部分,對解決洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水環(huán)境等問題起著不可替代的作用。進入二十世紀(jì)后，我國大型泵站建設(shè)取得了迅猛發(fā)展，特別是南水北調(diào)工程的建設(shè)，帶動了大型泵站的設(shè)計、建設(shè)和大型水機設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展和成熟，使跨區(qū)域、跨流域調(diào)水成為可能。

安徽省是水利大省，位于長江下游和淮河中游，防洪除澇任務(wù)繁重，目前全省已經(jīng)建成的大（2）型規(guī)模以上的泵站有十多座，是我國大型泵站建設(shè)運用較多的省份。淮南市位于淮河中游，是淮河干流防洪除澇壓力最大的地區(qū)，目前淮南市已經(jīng)建成泥河、永幸河、城北湖、禹王等大型泵站，加上新建西淝河和高塘湖泵站，共有六座大型泵站，總裝機近6×104kW，總抽排流量660m3/s，占到全省大型泵站總裝機容量近一半左右，在沿淮洼地排澇和灌溉工作中具有舉足輕重的地位。

永幸河灌區(qū)始建于1958年，1978年全面建成，是安徽省七個大型灌區(qū)之一，設(shè)計灌溉面積55萬畝，主要水源有淮河、茨淮新河、西淝河等，建成四十多年來，累計灌溉提引水50億m3，排澇12億m3，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。永幸河樞紐是灌區(qū)骨干控制工程，該站是二十世紀(jì)七十年代設(shè)計建設(shè)的沿淮第一座大型排灌結(jié)合泵站，具有引水、提灌、抽排、自排和通航等功能，兼具抽排架河內(nèi)澇。泵站原設(shè)計裝機25臺，配套28ZLB-70 軸流泵，總裝機3875kW。2010年永幸河泵站改造納入世行沿淮重點平原洼地治理工程進行拆除重建，重建后的永幸河泵站設(shè)計裝機5臺，抽排流量80m3/s，灌溉提水流量40m3/s，總裝機6250kW。重建后的永幸河泵站2012年建成并投入管理運行，年均排灌開機1300臺時，截至目前已經(jīng)累計運行9400臺時，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益。

二、大型泵站供水系統(tǒng)前沿進展

大型泵站是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，主電機、水泵是大型泵站的核心設(shè)備，除高壓供電、勵磁和控制保護系統(tǒng)外，主機組正常運行還需要可靠的油、電、水、氣等輔助系統(tǒng)作為保障，輔助系統(tǒng)的正常安全運行，直接影響主機組系統(tǒng)的運行安全，直接決定了泵站的安全生產(chǎn)水平。而其中技術(shù)供水系統(tǒng)又是大型泵站機組運行輔助系統(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、水泵軸承系統(tǒng)和輔助設(shè)備提供冷卻、潤滑用水，技術(shù)供水系統(tǒng)方案的選擇，決定了主機組運行安全和維護成本。

二十世紀(jì)九十年代以前，我國大型泵站的技術(shù)供水系統(tǒng)主要為開放式，采取前池流道進水，通過管道加壓，經(jīng)冷卻設(shè)備循環(huán)冷卻后分別排出，這種技術(shù)供水系統(tǒng)的主要特點是技術(shù)簡單、冷卻量大，缺點對水質(zhì)要求高，增壓泵、管閥和散熱器易堵塞，影響主機組運行安全，特別是散熱器堵塞、結(jié)垢或腐蝕穿孔后會引起油室進水，造成機組維護成本大幅增加。受國民經(jīng)濟快速發(fā)展和環(huán)境治理滯后影響，現(xiàn)有地表水系污染較重，特別是大范圍排澇的河道沉底雜物淤泥較多，大流量泄洪后開機排澇，進入技術(shù)供水系統(tǒng)的水質(zhì)較差，從近年來建成的淮南市永幸河樞紐和城北湖泵站技術(shù)供水系統(tǒng)運行情況來看，多次出現(xiàn)因技術(shù)供水系統(tǒng)堵塞造成冷卻供水壓力不足，引起軸瓦溫升異常致使機組停運行的事故，經(jīng)停機檢查發(fā)現(xiàn)，幾起事故均為增壓泵葉輪室雜物纏繞、管道及閥門堵塞所致。究其原因，一是開放式技術(shù)供水系統(tǒng)存在先天設(shè)計缺陷；二是排澇河道水質(zhì)很差，泵站設(shè)計中沒有考慮在技術(shù)供水進水口設(shè)置攔污柵欄，管路上也沒有過濾或沉淀設(shè)施。

圖1 大型泵站技術(shù)供水系統(tǒng)剖面圖

近年來，國內(nèi)部分大型泵站根據(jù)運行和管理經(jīng)驗，對泵站技術(shù)供水系統(tǒng)進行了研究和改造嘗試，采取深井水或二次取水，或者加裝凈水過濾裝置對循環(huán)水質(zhì)進行處理，也有部分泵站采取半開放式技術(shù)供水方案，但是改造效果均不甚理想，或者是能耗高成本大，或者是維護困難，半開放式還存在管路進氣等問題。南水北調(diào)部分泵站采用技術(shù)供水密閉循環(huán)系統(tǒng)改造方案，利用空調(diào)器原理增加了室外水冷或風(fēng)冷散熱機組，解決了冷卻循環(huán)水對管網(wǎng)造成的腐蝕及堵塞問題，但是存在投資大、能耗高的問題。

三、供水系統(tǒng)存在問題及分析

永幸河泵站重建后發(fā)揮了巨大的抗洪減災(zāi)和灌溉供水效益，建成以來年均開機灌溉提水1億m3，為地方經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定提供了堅定的基礎(chǔ)支撐。但是永幸河泵站在拆除重建完成后投入運行第二年起，機組在運行過程中開始頻繁出現(xiàn)軸瓦溫升偏高，甚至個別機組瓦溫出現(xiàn)快速上升并超警，在2013～2014年度河道經(jīng)頻繁泄洪后再進行開機灌溉下更加嚴(yán)重，經(jīng)緊急停機檢查分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)為技術(shù)供水泵組或閥組出現(xiàn)雜物堵塞所致，清理處置后重新開機軸瓦溫升恢復(fù)正常，但是運行150～200臺時左右又重新出現(xiàn)類似問題，造成主機組反復(fù)啟停，嚴(yán)重影響機組運行安全和工程效益充分發(fā)揮。泵站技術(shù)供水系統(tǒng)剖面圖見圖1。

2013年冬季管理處安排維修公司進行機組小修，同時對技術(shù)供水系統(tǒng)拆解分析，經(jīng)管理處組織工程技術(shù)管理人員會商，確定為進水雜物過多及冷卻水質(zhì)差引起技術(shù)供水系統(tǒng)經(jīng)常性堵塞和冷卻器冷卻效率下降，造成軸瓦溫升異常導(dǎo)致故障停機。

經(jīng)分析，泵站技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計存在如下缺陷：

1.技術(shù)供水取水口設(shè)計位置不合理。取水口設(shè)計位于機組肘形進水流道側(cè)壁。

2.沒有有效攔污過濾設(shè)計。泵站進水頭開口過小，僅有簡易攔污柵欄，機組管路無過濾及沉淀裝置，對管路檢修設(shè)計考慮不足。

3.取水口設(shè)計高程偏低。進水管口離流道底板不足1m，高程僅10.5m左右。

因永幸河為高排河道兼顧節(jié)制灌溉，在轉(zhuǎn)入排澇模式前河道水位控制較高，排澇時河道流量大流速快，大量底飄雜物受紊流影響極易進入流道吸入技術(shù)供水管道。除了進水管口有一個簡易柵欄外，技術(shù)管路上沒有過濾及沉淀裝置，較大雜物進入管路后很容易在截止閥和葉輪室纏繞堵塞，造成供水不足管道壓力下降引起機組瓦溫升高，同時因管路沒有過濾凈化裝置，河道污水經(jīng)冷卻器循環(huán)后，管壁附著物越來越多，逐步造成毛細管堵塞腐蝕甚至管壁穿孔，冷卻效率下降，從而引起軸瓦溫度升高。永幸河樞紐泵站設(shè)計最低提水水位為16.5m，而技術(shù)供水進水口位于流道室10.5m 高程，位于最大流速且處于紊流區(qū)，為最不利工作狀態(tài)，同時進水口高程設(shè)置偏低，增加了管路長度和承壓水頭負(fù)擔(dān)并影響技術(shù)供水泵組效率。

四、技術(shù)改造措施

根據(jù)永幸河泵站實際運行工況和泵站技術(shù)供水裝置存在問題分析，采取以下技術(shù)改造措施：

1.取消技術(shù)供水系統(tǒng)流道進水口及管路并永久封閉，將技術(shù)供水系統(tǒng)流道進水口移至泵站右岸老站地下泵室，這樣泵站運行時，進水取水口距離河道動態(tài)水流50m 以上，且老站泵室前池四面封閉僅有孔洞和外河連通，泵池容量在1萬m3左右，保證了機組運行時前池基本處于靜水狀態(tài)，有效避免了河道雜物進入技術(shù)供水管道。

2.根據(jù)永幸河泵站運行工況確定技術(shù)供水系統(tǒng)參數(shù)，選用兩臺獨立潛水泵和管路通過閥門切換互為備用，管路、閥門均采用不銹鋼材質(zhì)，經(jīng)泵房右聯(lián)預(yù)留孔進入水泵層與技術(shù)供水原管路連接，在連接處設(shè)置并聯(lián)式管道過濾器，并在過濾器進出口設(shè)置壓力表和截止閥，在機組運行巡檢中發(fā)現(xiàn)過濾器壓力差值超過限定值時，可將另一路過濾器閥門打開轉(zhuǎn)入運行狀態(tài)，關(guān)閉堵塞過濾器進行檢查清理，必要時可增設(shè)壓差報警信號至泵站中控以便于監(jiān)測。

3.原有管路在接入前，先高壓水沖洗，除去管道內(nèi)顆粒雜物，再利用草酸反復(fù)循環(huán)沖洗，徹底清除管道和冷卻器內(nèi)壁附著物，最后用清水再次沖洗管路后，對全部管路進行1.5 倍工作壓力耐壓實驗，實驗合格后接入新技術(shù)供水管路，然后進行系統(tǒng)聯(lián)合試運行。

五、技術(shù)改造效益分析

1.經(jīng)2013年冬季檢修對泵站技術(shù)供水系統(tǒng)改造投入運行后，六年來技術(shù)供水系統(tǒng)運行穩(wěn)定良好，沒有再出現(xiàn)過因技術(shù)供水系統(tǒng)故障造成主機組停運事故，經(jīng)連續(xù)運行實驗，軸瓦溫度平均降低3.1℃，極大地提高了泵站主機運行安全與可靠性。

2.系統(tǒng)經(jīng)改造后，技術(shù)供水系統(tǒng)檢修工作量大幅降低，檢修成本和檢修強度下降，具有良好的經(jīng)濟與社會效益■