睢寧二站技術供水系統設計

陳方亮 耿 亮 蔣云杰 張 亞

（江蘇省徐州市水利建筑設計研究院 徐州 221000）

睢寧二站技術供水系統設計

陳方亮 耿 亮 蔣云杰 張 亞

（江蘇省徐州市水利建筑設計研究院 徐州 221000）

技術供水系統是大型泵站的重要組成部分，對機組安全運行和設備損耗程度起著至關重要的作用。傳統的技術供水方式多以開放式為主，隨著科技的發展，近幾年新興了一種循環式供水方式，這種方式相對開放式而言能夠提供更好的技術供水水質，減少供水管路的堵塞和磨損，且后期維護方便。本文根據南水北調睢寧二站的工程特點，通過分析比較兩種不同技術供水方案，選定密閉循環供水方案為最終實施方案。

技術供水 睢寧二站 開放式 密閉循環供水

1 引言

近年來，隨著我國水利建設事業的發展以及南水北調工程的實施，各類大型泵站如雨后春筍般越來越多。主機泵作為泵站的核心，其結構的復雜性和技術的高要求，使得與之配套的輔助設備系統的可靠性和安全性越來越備受關注。其中作為輔助設備系統重要組成部分的技術供水系統更是人們關注的重點，因為它的可靠性和優劣直接關系到泵站機組的運行安全性及設備損耗程度。

泵站的技術供水系統主要指供給主機泵和某些輔助設備的冷卻、潤滑用水，一般占全部供水量的85%左右。其主要的供水對象包括：電動機推力軸承及上下導軸承油冷卻器冷卻用水；主水泵潤滑用水；輔助設備用水。

過去大部分泵站的技術供水方式主要有兩種形式。一種是直接供水，即通過供水泵從取水口取水，冷卻水通過各個需水對象后排入下游；另一種是間接供水法，即供水泵將水送入貯水設備，再通過供水管道供給各個需水設備，然后排入下游。這兩種供水法都屬于開放式供水，供水泵抽上來的水不重復使用。近年來又出現了一種新型的循環式技術供水系統，并已有泵站進行了使用，如：無錫城市防洪九里河、伯瀆港樞紐和嚴埭港樞紐。這種系統冷卻水通過各個需水對象后進入冷卻排或強制冷卻裝置，重新冷卻后由供水泵抽取再次供給需水對象循環使用，這種循環式系統又分為密閉式和非密閉式。

2 工程概況

南水北調工程是解決我國北方地區水資源嚴重短缺問題的重大戰略舉措，從20世紀50年代至今，經過半個多世紀的研究，規劃確定分別從長江下、中、上游向北方調水的南水北調東、中、西三條調水線路，與長江、黃河、淮河、海河形成相互連通的"四橫三縱"的總體格局。

東線工程從江蘇省揚州附近長江下游干流引水，利用京杭運河及其他平行河道逐級提水北送，向黃淮海平原東部地區和膠東半島供水。第一期工程首先調水到山東半島和魯北地區，供水目標是沿線城市及工業用水，兼顧一部分農業和生態環境用水。

南水北調東線第一期工程利用江蘇省江水北調工程現有7處14座泵站，新建21座泵站，分13個梯級抽調江水送入東平湖。出東平湖后分兩路輸水：一路向北穿黃河后經小運河接七一、六五河自流到德州大屯水庫；另一路向東開挖膠東輸水干線西段河道輸水至引黃濟青干渠，再經山東省規劃建設的膠東地區應急調水工程送水至威海市米山水庫。

睢寧站工程是南水北調東線工程的第五級泵站，位于江蘇省徐州市睢寧縣沙集鎮境內的徐洪河線路上，地處東經118°07′26.5"，北緯33°53′23"。該站的主要作用是通過徐洪河抽引泗洪站來水，沿徐洪河向北輸送到邳州站，再由邳州站向東經房亭河調入中運河。睢寧站現狀規模為設計流量50m3/s，建于1993年，安裝5臺套1.8m導葉式混流泵，配1600kW同步電機，根據南水北調東線一期規劃，睢寧站的設計流量110m3/s，因此需新建睢寧二站，泵站設計流量60m3/s，設計水位站上21.60m（廢黃河高程），站下13.30m，設計凈揚程8.30m，平均凈揚程7.80m。根據總體規劃，睢寧二站設計流量為60 m3/s，設計水位站上21.60m，站下13.30m，設計凈揚程8.30m，平均凈揚程7.80m。選用2600HDQ20-9立式導葉混流泵4臺套（含備機1臺套），單機設計流量20 m3/s，水泵葉輪直徑2600mm，水泵轉速150r/min，配3000kW立式同步電機4臺，總裝機容量12000kW，額定電壓10kV。泵站裝置采用肘型流道進水和虹吸式出水流道。

3 技術供水方案比選

3.1 供水對象

根據水泵型號和泵站特點，該泵站技術供水對象有：電機推力軸承及上下導軸承油冷卻器冷卻用水、油壓裝置冷卻器用水和水環式真空泵用水。根據有關資料計算，電機冷卻器用水量10 m3/h，冷卻器進口水壓0.2MPa，低壓空壓機冷卻用水及其他用水量約1 m3/h，總用水量為41 m3/h。

3.2 水質要求

該泵站各用水對象對水質有較高要求：為避免堵塞和磨損供水管道及其配件，水中應不含漂浮物；泥沙平均粒徑最大不得超過0.1mm，水中粒徑在0.0025mm以上的含沙應不超過含沙量的5%；為避免主管道及冷卻器內形成水垢，致使傳熱效果不良，冷卻水應是軟水，暫時硬度不宜大于8～12德國度；冷卻水的pH值應呈中性，以防止對管路與用水設備的腐蝕。

3.3 方案比選

方案一：開放式技術供水

選用兩臺離心供水泵從站下取水，1臺工作，1臺備用，型號為SLS100-200B。冷卻水通過止回閥和濾水器后到達各個需水對象。同時建造一個高位水塔，采用深井泵抽取地下水供給水塔，然后由水塔向各個需水對象供水，水塔供水管路為備用管路。使用過的冷卻水匯入排水母管排入站下。供水系統如圖1所示。

圖1 開放式技術供水系統圖

方案二：封閉循環式技術供水

建造高位水箱一只，利用水箱的水作為主機組技術供水的水源。選用三臺循環供水泵（Q=50m3/h，H=35m，N=7.5kW）將循環使用的冷卻水加壓后至冷水機組（ZWLQ-20）冷卻，再次供給各個需水對象，如此循環往復。供水系統如圖2所示。

圖2 密閉循環式技術供水系統圖

對于第一種方案，其技術較為成熟，但是由于睢寧地區水質不是很好，汛期水草等漂浮污物較多，如采用第一種方案，有可能會出現漂浮物進入冷卻水管，導致濾水器堵塞，供水壓力不夠，影響水泵運行，嚴重時甚至有可能導致停機檢修，后期運行維護非常困難。

對于第二種方案，其主要特點是取水方便，水質有保證，水中無泥沙、漂浮物，不結垢、不長水生物，確保了機組冷卻水供水暢通，不會因冷卻水減少而影響機組運行。管道中水的損失靠水箱補給。

比較而言第二種方案更適合該泵站的實際情況，因此選用第二種密閉循環式供水系統為最終方案。所選設備型號如下：循環供水泵3臺（Q=50 m3/h，H=35m，N=7.5kW）1用2備；冷水機組（ZWLQ-20）3臺；DN100電磁流量計3只；DN50電磁流量計4只；DN25電磁流量計4只；壓力表（Y-100）14只；壓力傳感器（0～0.6MPa 4～20mA）7只；溫度傳感器2只；溫度計2只；儀表三通旋塞24只；止回閥（H41X-10 DN100）3只；調節閥（TJ40T-10 DN100）3只；DN100閥門5只；DN65不銹鋼閥門5只；DN65閘閥4只；DN50閥門16只；DN25閥門42只；排氣閥7只；高位補水箱（0.5 m3）1只；DN100柔性接頭8只；DN65柔性接頭6只；DN100法蘭悶板2只；系統排水（供、回水）軟管2根；各種管徑鍍鋅鋼管總長約340m。

4 結語

技術供水的可靠性直接關系到主機泵組的運行安全，不同的技術供水模式運行成本可靠性差異較大。就睢寧二站而言，根據泵站特點，通過兩種技術供水方式的比較，認為密閉循環式技術供水系統比傳統的開敞式技術供水系統更適合該泵站，前者具有更好的實用和可靠性。當然在其他工程的實際應用中還應結合泵站自身的具體情況，進行技術經濟比較后再選擇最適合的技術供水方式，以保證泵站的安全運行■

（專欄編輯：顧 梅）