南水北調山東段泵站機組技術供水方案優選

王海濤，蘇 陽，康 晴

（南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南250109）

大型泵站是一項系統工程，除建設主體建筑物外，主電機、水泵是大型泵站的核心設備，高低壓供電系統、勵磁系統、保護系統、自動化控制系統、設備安防監控系統是驅動設備，除此之外還需要可靠的油、水、氣等輔助系統作為保障，輔助系統的正常安全運行直接影響主機組系統的運行安全，決定了泵站是否安全生產。其中技術供水系統又是大型泵站機組運行輔助系統中的重要組成部分，泵站技術供水系統主要為主電機、水泵軸承系統提供冷卻、潤滑用水，技術供水系統方案的選擇決定了主機組運行安全和維護成本。南水北調東線一期工程山東段新建大型泵站中共有5 座泵站設計為立式軸流泵機組。

1 泵站原設計技術供水方案

韓莊運河段的臺兒莊泵站、萬年閘泵站以及南四湖-東平湖段的長溝泵站、鄧樓泵站水泵機組技術供水水源取自前池，在前池處預留管道取水口，后置閘閥，通過管道連接立式離心泵，再通過過濾器后對電機上、下油缸冷卻系統和聯軸層填料函同時供水，運行方式是一用一備。

八里灣泵站水泵機組技術供水水源取自出水池處翼墻處預留集水井，后置閘閥，通過管道連接臥式離心泵，再通過過濾器后對電機上、下油缸冷卻系統和聯軸層填料函同時供水，運行方式是一用一備。

開放式水循環冷卻系統的優點是建設費用低、施工工藝簡單。但在設備運行期間會出現問題，尤其是前池內水中泥沙含量較高時，大量泥沙和浮游生物等會隨著供水泵進水口處以及管道內壁，雖然經過過濾器清理，但仍有一些進入機組冷卻器內，長時間開機就會導致供水泵進水口浮生物吸附繁殖以及機組冷卻器內堆積泥沙，導致冷卻水循環不暢通，供水壓力持續下降，不能滿足正常運行需求，致使冷卻器堵塞無法對電機內潤滑油進行冷卻，給機組安全運行帶來較大隱患[1]，特別是散熱器堵塞、結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。

2 泵站機組技術供水常見方式

2.1 常規河水冷卻

河道水經過管道泵循環冷卻，經水泵引水后通過過濾器后直接連通上、下油缸的冷卻器降溫后再排入河道的開式系統，達到冷卻油溫的目的。由于現在河道內水環境存在不同程度污染，水草、浮游生物多、微生物等菌類繁殖快，且水體泥沙含量較多時，容易造成管道擁堵，長期在此種環境下運行，很容易造成散熱器管路堵塞，尤其在泵站開機運行時，出現這些問題時不易及時維修，會給機組安全運行帶來較大隱患[2]。韓莊運河段的臺兒莊泵站、萬年閘泵站以及南四湖-東平湖段的長溝泵站、鄧樓泵站原設計為此類，現均已根據實際使用情況進行技術改造。

2.2 技術供水泵改

在集水廊道內，由于集水廊道用于檢修水泵時排水、存水，且一般設計在泵站底部，必須選擇大功率、揚程高的水泵，而廊道內的水來自河道且水量比較固定，容易在底部堆積泥沙，水質得不到保證，也容易產生浮游生物、青苔等。循環水如若也排入集水廊道內，固定的水量經過電機冷卻器循環后，水溫將會不斷升高，就達不到冷卻的效果，需要排除原有集水廊道內的水后，重新放入河水。如果循環水直接排入河道，則需要不斷地向集水廊道內補充水源。此類方法和在河道取水效果一樣，只是減少河道垃圾進入供水泵，水質問題（浮游生物、青苔等）仍無法解決，管道、閘閥等仍然會銹蝕腐化[3]。

2.3 湖水冷卻

采用出水側湖水經過管道泵循環冷卻，將湖水經過水泵引水直接通過上、下油缸的冷卻盤管降溫后再排入河道的開式系統，達到冷卻油溫的目的。由于現在湖內水環境存在大量魚蝦，水草漂浮物多，調水時如遇魚蝦聚集時，容易造成管道泵處擁堵，長期在此種環境下運行，很容易造成冷卻水無法在散熱盤管循環，尤其在泵站開機運行時，出現這些問題時不易及時維修，會給水泵安全運行帶來較大隱患。南四湖-東平湖段的八里灣泵站原設計為此類情況，現已在進水口管道閘閥后加裝一個內置過濾網的儲水箱防止魚蝦進入管道泵處。

2.4 采用冷水機組供水

該系統采用城鎮自來水（自備井水）供水，循環水在管道增壓泵作用下從機組上、下油缸內的冷卻器以及葉調機構油缸內冷卻器出水管道流出，通過冷卻機組進行冷卻（通常冷卻至18 ℃左右）后，再流入主機組進水管道，在機組上、下油缸內以及葉調機構的冷卻器內流動帶走機組運行產生的熱能，再經出水管回到冷卻機組內，實現了機組上、下油缸內以及葉調機構的冷卻循環供水，為滿足循環水量的需求，可在管道增壓泵后加設一道補水水箱。目前，韓莊運河段的萬年閘泵站、臺兒莊泵站現已改造成冷水機組供水。

2.5 變頻冷水機組技術供水系統

該系統對城鎮自來水或自備井水首先進行初級過濾、軟化，再進行凈化、去離子，然后進入變頻冷水機組技術供水系統，同時系統對循環水溫度進行自動控制，并設計遠程雙向控制。該冷卻系統具有溫升均勻、節能、無堵塞、無污染、噪音小，系統為封閉式循環，循環水重復利用，同時能夠自動控制水溫、自動補水、自動排氣、定期排污等優點，可達到制冷量自動化控制、純凈水密閉循環、節能降耗，確保供水機組和泵站安全平穩運行的目的。長溝泵站現已采用此供水改造方案。

3 潤滑油冷卻機組系統

潤滑油冷卻機組方式，此項技術供水方案區別于傳統技術供水方式，不同之處是在與改變了機組冷卻方式，上述的冷卻方式主要是利用河水、自備井水、自來水、湖水、去離子純凈水等進行冷卻，此方式是將電機上、下油缸冷卻系統和填料函潤滑系統分離，填料函潤滑還是采用原有供水方式，但電機上、下油缸冷卻系統采用潤滑油自循環冷卻方式。

3.1 系統組成

該系統由進油管道、回油管道、減震接頭、冷卻器、管道增壓泵、過濾器、自動放氣閥、補油箱、自動補油裝置、流量計、排污閥及若干閘閥、逆止閥和管道等組成。

3.2 系統運行原理

將電機上、下油缸通過放油管路（加設三通，不影響放油），在管道增壓泵的作用下通過管道連接冷卻裝置（冷卻機組）進行冷卻，再流入電機上、下油缸內，實現上、下油缸內潤滑油循環冷卻。

3.3 潤滑油冷卻機組優點

此冷卻方式是在冷水機組的理念上優化的方式，減少了冷水機組運行過程中出現的冷卻器磨損漏水等情況，減少維修成本及運營成本。

3.4 潤滑油冷卻注意事項

1）安裝要按照油管路安裝要求進行，切記要沖洗管路避免在潤滑油中摻入渣滓，造成推力瓦、導向瓦等部件的磨損，造成不必要的設備損傷。

2）此冷卻方式運行時由于進出溫差較大容易出現管道冷凝水現象，要做好管道保溫處理。

4 結 語

泵站技術供水方案的選擇直接關系到機組運行壽命和維修養護周期，也影響到泵站安全運行和生產維護成本控制。依據實際應用，原設計方案均進行了升級改造，采用了冷水機組方案。隨著南水北調東線二期建設提上日程，技術供水方案的設計可采取冷水機組方案，也可采取新的技術供水方案，但技術供水方案新技術還需要進一步的實踐來驗證。