大浦抽水站技術供水系統循環供水改造及應用

（1．連云港市臨洪水利工程管理處，江蘇 連云港 222000；2．徐州水利工程建設有限公司，江蘇 徐州 221006）

1 工程概述

大浦抽水站位于江蘇省連云港市海州區北郊，是以排澇為主的泵站。在外來高水行洪擠占大浦河澇水排泄出路時，搶排市區澇水，為市區防洪排澇提供強排工程保障。實現抽排大浦河流域122 km2的洪水內澇、在新沭河高水位行洪時強排市區澇水的中型泵站工程。泵站裝有1600ZLB-11.2-5 型立式軸流泵，配套TL800-20/2150 型800 kW 同步電機6 臺套（含一臺備用機），總裝機容量4 800 kW，總流量48.0 m3/s[2]。

2 技術供水的要求

技術供水對象是主電機上下油箱冷卻器用水、水泵填料函潤滑用水、水泵導軸承潤滑用水、站內生活用水及輔機用水。工程運行期在每年主汛期，季節性較強，年利用時間較短。依據工程設備用水量及水壓要求：主機泵上、下油箱冷卻器用水量10 m3/h，水壓0.15 MPa~0.2 MPa，全站6 臺機組全部運行時用水量為60 m3/h。

水泵導軸承潤滑冷卻用水量2.0 m3/h，水壓0.15 MPa~0.2 MPa，全站6 臺機組全部運行時用水量為12 m3/h。水泵填料函潤滑冷卻用水量1.5 m3/h，水壓0.15 MPa~0.2 MPa，全站6 臺機組全部運行時用水量為9 m3/h。站內生活用水及輔輔助設備用水量3 m3/h，全站6 臺機組全部運行時總用水量為84 m3/h[3]。從上述數據看，泵站技術供水用水量約占整個供水系統的85%左右，在機組運行中若技術供水出現故障而中斷供水5 min，水泵導軸承缺水潤滑就會干摩擦而損壞，會使機組主軸運轉偏心，而產生超規機組抖動，隨著斷水時間延長，水泵的推力軸瓦因失去外部循環水的冷卻溫度升高而造成軸瓦鏡面耐磨材料損壞，所以，技術供水是保證泵站機組正常、安全運行的首要條件。

3 原技術供水方案選擇

大浦抽水站工程處河道是連云港市區的主要排污河道，水質無法作為技術供水水源，因此，只能接入市政管網自來水或采取地下水來作為機組技術供水水源。一是外接入市政管網自來水，可以很好地保證水源、水質，缺點是泵站工程所處市區北郊區管網供水線路較長，加之城市自來水管網老化，每年夏季用水高峰，在主汛期水源的可靠性無法保證。二是鑿井抽取地下水，通過對水質檢驗，所含硫酸鹽質量濃度為450.8 mg/L，溶解性總固體質量濃度為27 083 mg/L，pH值為7.2，氧化物質量濃度為14 165.8 mg/L[4]，從檢測結果看短期作為泵站技術供水水源是可行的。由于，泵站每年運行時間較短。井內水源得不到及時抽取和更換，水質和水量的可靠性無法滿足技術供水水源要求。且長期使用經污染的地下水會對泵站設備造成腐蝕，會直接影響機組運行，進而釀成工程重大事故。從2010 年開始已經停止使用地下水作為技術供水水源。在管理區內開挖1 000 m3水塘作為備用水，從運行效果來看，其沒有天然來水和達標水源補給，也無法作為備用水源使用，現改為管理所院內景觀池塘使用。因此，外接入城市管網自來水為泵站主要水源，也是大浦抽水站技術供水水源。雖然管理所內現有的200 m3蓄水池蓄水配合接入自來水水源來調節，并采用變頻恒壓供水設備來對泵站技術供水，但每年機組運行時備水時間還是較長，加之長距離管道供水，常出現暫停部分機組待水狀態，不能很好而有效的滿足正常技術供水要求，嚴重影響工程效益發揮，大浦抽水站原技術供水圖如圖1 所示。

4 泵站技術供水系統存在問題

大浦抽水站工程于2002 年6 月投入使用，原技術供水是通過φ100 鋼管從管理所院內200 m3蓄水池的水，直接泵送入供水母管，原泵站技術供水大部分經過電機冷卻系統后回到冷卻水回水母管直接排到泵站前池，另一小部分進入水泵橡膠軸承和填料函石棉盤根潤滑用水后排到水泵層集水坑自流入集水廊道[1]。沒有考慮到泵站機組冷卻水的循環使用，造成水資源損失和浪費，也制約了機組持久可靠、安全穩定地運行，是該泵站技術供水中需要解決的主要問題。特別近年來隨著國家對低碳環保，節能減排日益重視，在泵站工程安裝與技改設計時就對主機泵系統、輔機設備系統、智能電氣系統、自動化系統、廠房新風系統等都圍繞節能減排做深度設計工作，在2010 年6 月投入使用的大浦第二抽水站工程已應用循環供水技術。

5 泵站技術供水系統改造方案

大浦抽水站有專用集水廊道，其總容積約750 m3，能安全有效的蓄水容積約500 m3，而該泵站每臺套機組冷卻用水量為6.6 m3/h，按設計要求，在原泵站集水廊道（集水廊道的有效蓄水容積最好應達到泵站全機組運行每小時技術供水用水2~3 倍）的前提下合理設計，能有效實現泵站循環供水系統，因此，該泵站完全可以利用集水廊道作為供水池供全站技術供水系統使用，而無需額外加建專用水箱，僅需改造泵站集水廊道和部分排水管道，將冷卻水回水母管出水調入集水廊道和增設一套變頻器自動化控制設備配2 臺離心供水泵（互為備用），改造集水廊道為循環水池，組成循環技術供水系統，實現技術供水系統的循環用水自動控制，也間接形成大浦抽水站雙路技術供水，大浦抽水站循環供水系統圖如圖2 所示。

圖1 大浦抽水站原技術供水系統示意圖

圖2 大浦抽水站循環供水系統圖

5 技術供水改造后循環供水工作原理

改造后的技術供水是采用一套威綸通變頻器配兩臺供水泵，在正常工況下，循環供水池（改造后集水廊道）內裝滿城市市政自來水管網供來的干凈的自來水，由威綸通變頻器直接控制1#供水泵運行實行泵站技術供水變頻恒壓供水。當多臺機組運行供水系統中供水量增加而壓力不能滿足技術供水水壓時，2#水泵在威綸通變頻器的控制下直接投入工頻運行為供水母管提供供水基壓，原本已投入運行的1#供水泵仍作變頻運行來調節供水母管壓力。技術供水中使用威綸通變頻設備的基本工作原理是在技術供水母管上安裝YTZ-150 遠傳壓力表，可直接顯示供水母管水壓并將管道里的水壓力信號轉換成電壓信號送到威綸通變頻控制器中，威綸通變頻控制器將遠傳壓力表傳達的信號比較并計算出差值，再經過智能化運算使供水水泵的供水壓力維持技術供水水壓的設定值在可控范圍內，來實現泵站技術供水母管水壓自動恒壓供水[2]，這種供水方式供水持久可靠，不受市政管網自來水的影響。

6 結語

大浦抽水站工程利用集水廊道改造泵站技術供水循環供水，該供水系統于2016 年投入使用，工程總投資12 萬元。通過近三年的泵站機組運行檢驗，達到了預期的節能效果，實現了泵站技術供水自動運行，無須人工操作，減少人為誤操作和提高技術供水保證率。對日后如何提高大浦抽水站集水廊道降溫效果是該方案改造節能的措施重要環節，下一步，將計劃相距50 m 遠大浦第二抽水站集水廊道水源改造為與大浦一站集水廊道水源互供并加設回水母管管道散熱系統，來不斷完善和提高技術供水循環供水的效果。