南水北調(diào)工程技術(shù)供水系統(tǒng)優(yōu)化改造對設(shè)備可靠運行的影響

北京市南水北調(diào)團城湖管理處□郝鴻晨

泵站工程對水利行業(yè)建設(shè)具有十分重要的意義，它承擔著所在地區(qū)防洪、排澇和灌溉作用，同時也積極推動所在地區(qū)乃至整個國家在水資源方面合理調(diào)配與整合工作。為了提高運行效率，泵站技術(shù)供水系統(tǒng)也由此進入泵站工程管理的大家庭中，它為泵站安全可靠運行保駕護航。

目前，我國大型水利工程供水系統(tǒng)還面臨著一些管道堵塞問題，導(dǎo)致工程供水系統(tǒng)故障，嚴重時會導(dǎo)致電機定子繞組、鐵芯溫度升高，破壞絕緣，減少電機使用壽命；導(dǎo)致電機、水泵的軸承箱內(nèi)油溫升高，軸承軸瓦溫度過高，燒壞軸承軸瓦；導(dǎo)致水泵兩側(cè)填料函因缺少冷卻潤滑水，使填料和泵軸套摩擦，燒壞填料，破壞水泵的密封，水泵漏水和泵內(nèi)進入空氣；也會導(dǎo)致機組效率低下、事故停機、燒毀等事故，所以對于大型水利工程技術(shù)供水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與改造提升顯得尤為重要。同時還應(yīng)重視后期人員管理措施的加強，監(jiān)控設(shè)備設(shè)施的完善，這樣才能保障工程正常運轉(zhuǎn)。本文主要以南水北調(diào)工程作為示例，進行探討。

大型水利工程供水系統(tǒng)的主要功能一般而言是對主電機、齒輪箱、軸承等設(shè)備進行冷卻，保障設(shè)備運行溫度在合理區(qū)間。因此，技術(shù)供水系統(tǒng)是十分重要的輔機系統(tǒng)。一旦設(shè)備內(nèi)部溫度過高，就會影響機械設(shè)備運轉(zhuǎn)，嚴重時由于機組絕緣皮老化燒毀、機械設(shè)備熱脹冷縮作用等，引發(fā)電氣、機械設(shè)備燒毀等連帶事故，影響機組安全的同時，對于工作人員生命安全也存在著隱患。

大型水利工程冷卻水系統(tǒng)一般采用從泵站下游河道取水方式。河道內(nèi)水草雜物及水生生物較多，易發(fā)生供水系統(tǒng)管道阻塞，致使供水母管水壓力達不到要求，機組冷卻不到位，危及機組安全運行，同時由于水溫波動大，造成冷卻效果不穩(wěn)定，嚴重時可能影響機組正常運行。

一般泵站工程供水系統(tǒng)從河道下游取水口引水，采取雙管口雙重保障設(shè)計，管口處設(shè)置圍網(wǎng)等簡易過濾裝置，經(jīng)過相連的管道、供水泵、濾水裝置，配送至廠區(qū)管網(wǎng)中，使用過的水流直接排入上游河道。

對于上述現(xiàn)狀，最根本的問題是冷卻水的質(zhì)量，水內(nèi)含有的水草、浮萍、生物、泥沙、雜物等都會是致使設(shè)備發(fā)生問題的根本原因。一般而言，現(xiàn)在的大型水利工程一般配套設(shè)置管理樓，基本配備自來水，可以通過自來水，控制好水的質(zhì)量，但考慮經(jīng)濟性，還待商榷。

第二種研究方案便是采取靜止水，與河道不參與、不相通，這便是內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)。但內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)也需要冷卻，外面再加一輪外循環(huán)水，經(jīng)濟性是否可行？下面著重對這幾種思路進行重點分析，并提供相應(yīng)改造方案。根據(jù)水利工程結(jié)構(gòu)的不同，可參照相關(guān)方案，結(jié)合自身實際采取優(yōu)化與改造模式。

方案一：內(nèi)外雙循環(huán)技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計。中心思想是參與在機組、齒輪箱等重要設(shè)備的技術(shù)供水系統(tǒng)構(gòu)成內(nèi)循環(huán)，河道不參與，與河道不相同，在廠區(qū)內(nèi)部設(shè)置高位水箱，水箱中的水定期由自來水進行更換。外循環(huán)仍采取固有模式，從河道引水，排入河道，其與內(nèi)循環(huán)相交處設(shè)置熱交換器，即內(nèi)循環(huán)給重要設(shè)備冷卻，外循環(huán)給內(nèi)循環(huán)冷卻，即使外循環(huán)出現(xiàn)管道阻塞等問題，也因高位水箱和內(nèi)循環(huán)封閉的特點不會對重要設(shè)備造成損害，期間可立即對外循環(huán)進行檢查，如果發(fā)生堵塞，可以采取專項清理和反沖洗，更加有利于泵站機組長期穩(wěn)定運行，排除故障或隱患后重新投運，基本滿足工程需要。

方案二：采取新型風冷技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由軸瓦冷卻器、連接管道、減震接頭、自動放氣閥、膨脹水箱及自動補水裝置、增壓管道泵、過濾器及一系列閘閥等組成，各元件按照一定的順序由管道連接，系統(tǒng)冷卻水在管道內(nèi)封閉循環(huán)。軸瓦冷卻器由進口壓縮機、水側(cè)換熱器、風側(cè)換熱器及自動控制元件等組成，壓縮機為全封閉式，內(nèi)置多種保護裝置，保證機組長期安全可靠運行。換熱部分為波紋親水鋁翅片串紫銅管結(jié)構(gòu)，特點：承壓高、傳熱系數(shù)大、換熱效率佳、結(jié)構(gòu)緊湊。控制部分采用PLC微電腦可編程控制器，先進的MCU技術(shù)，機組的運行情況或故障報警內(nèi)容可由文字顯示，動作靈敏可靠且自動化程度高，具有多種保護功能。壓縮機屬高質(zhì)量產(chǎn)品，具有壽命長、動力消耗低及維修費用低等優(yōu)點。

該系統(tǒng)中心原理是相當于內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，外循環(huán)直接為風冷機組，系統(tǒng)管道內(nèi)冷卻水封閉式強制循環(huán)，冷卻水循環(huán)流動的動力來自增壓管道泵，由主機泵冷卻器經(jīng)熱交換流出的熱水由增壓管道泵送至冷卻器，強降溫再次由管道進入主機泵冷卻器，使熱量進行封閉式循環(huán)。這種新結(jié)構(gòu)，大大增加了改造空間，可在增壓管道泵進水口增加過濾裝置進一步過濾水中雜質(zhì)，管路進出水管上安裝的兩個減震接頭可最大限度地減少來自增壓管道泵等傳來的震動，設(shè)置自動放氣閥可及時排除內(nèi)部氣體，管道內(nèi)故障引起的缺水，也可通過高位膨脹水箱進行補充。冬天，主機組停機時，可打開排水閥放盡循環(huán)水以避免由于氣溫下降等原因凍壞管道等元件。可現(xiàn)場和遠方控制，控制柜采用PLC和觸摸屏操作，將所有操作和信號接受485或以太網(wǎng)控制。新型風冷技術(shù)系統(tǒng)主要優(yōu)點：首先系統(tǒng)可根據(jù)專用的冷卻機組及水泵冷卻器使用量和室內(nèi)溫度來自動決定專業(yè)的軸瓦冷卻機組模塊機組的使用數(shù)量（加載或卸載模塊機組群的數(shù)量）；其次是消聲隔震，水泵、軸瓦冷卻機組均安裝減震器；水泵、軸瓦冷卻機組，進出口均安裝法蘭橡膠避震裝置。

（1）重視信息化管理

我國大型水利工程在信息化的今天，基本可做到無線覆蓋。可適當對供水系統(tǒng)增加警示系統(tǒng)，通過技術(shù)供水母管壓力的變化下限值，提前預(yù)測機組溫度的變化，采取對值班控制室以及值班手機等發(fā)出緊急警告，提醒值班人員進行現(xiàn)場處理，避免問題擴大。類似這種警示系統(tǒng)可應(yīng)用于機組運行各個層面，改造相對簡單，供水系統(tǒng)外的其他系統(tǒng)也可進行相應(yīng)操作。

另外加強信息化設(shè)計，對于水利工程故障信號、停機信號等分級設(shè)置，全面掌握各參數(shù)上下限值，及時發(fā)現(xiàn)故障。最快切斷開關(guān)，保障設(shè)備完好，并采取緊急故障維修，恢復(fù)工程功能。

（2）做好檢查工作

一是技術(shù)供水系統(tǒng)投運前檢查。檢查供水泵外觀是否完好，緊固件是否松動；電動機接線是否牢固，控制柜內(nèi)斷路器是否處于合閘狀態(tài)，控制柜顯示數(shù)據(jù)、信號燈指示功能是否正常；檢查啟技術(shù)供水管路是否有滲水、漏水現(xiàn)象。

二是加強對輔機系統(tǒng)技術(shù)供水系統(tǒng)的檢查，可采取非運行期每月定期檢查，運行期每日定期巡查等方式。檢查供水泵三相電流是否平衡；檢查供水泵管道壓力是否正常；檢查技術(shù)供水泵電機溫度、振動是否正常，嗅電機有無焦糊味；檢查各電動閥法蘭處有無滲漏水現(xiàn)象。維護設(shè)備完好，并采取雙套技術(shù)供水泵輪流運行，能夠及時檢查并發(fā)現(xiàn)問題故障，進一步保障設(shè)備可靠性。

三是通過移動巡查APP和PC端管理系統(tǒng)巡查。實現(xiàn)對技術(shù)供水系統(tǒng)日常巡查、定期檢查、特別檢查、隱患上報的管理，落實日常檢查規(guī)范化等精細化管理要求。可以將技術(shù)供水系統(tǒng)融合移動互聯(lián)、多媒體融合通信技術(shù)的一體化移動智慧畫面應(yīng)用，全面覆蓋技術(shù)供水系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理各體系功能。移動手機終端可具備位置上報、任務(wù)接收和查看、巡查任務(wù)上報、異常及隱患處置等功能模塊，輔助水利工程管理單位工作人員實現(xiàn)對技術(shù)供水系統(tǒng)運行進行檢查。

（3）強化管理人員培訓(xùn)

管理人員應(yīng)熟知整個供水系統(tǒng)的工作原理和要點，熟練掌握每個操作的步驟，謹慎對待閘閥的關(guān)閉與開啟，重視每個參數(shù)指標的變化，保障工程運行安全。

加強對管理人員的培訓(xùn)教育，系統(tǒng)地對工程重點部位及風險點的安全措施進行宣貫和演練，保障每一位值班人員能夠做到及時應(yīng)對，應(yīng)對有效。

綜上所述，在大型水利工程工程中，供水系統(tǒng)尤為重要，它是整個輔機系統(tǒng)中的重點環(huán)節(jié)，牽一發(fā)而動全身，無論是設(shè)計、安裝、管理等各個層面出現(xiàn)問題，都影響工程安全運行。因此，各未動工、已建成的各個水利工程，應(yīng)以安全運行為綱，強化設(shè)備設(shè)施設(shè)計，落實施工安裝質(zhì)量，研究優(yōu)化提升措施，嚴格人員管理行為，為工程正常、安全、穩(wěn)定運行提供切實保障，確保工程效益得到有效發(fā)揮，從而推進社會繁榮穩(wěn)定。