楊灣排澇站技術(shù)供水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

方 興

一、工程概況

楊灣排澇站是安徽省望江縣萬畝圩口之一的團(tuán)結(jié)圩農(nóng)業(yè)排澇泵站，該站始建于1964年，經(jīng)歷了鍋爐機(jī)—柴油機(jī)到電機(jī)的變革。2013年該站進(jìn)行了拆除重建，建成后使團(tuán)結(jié)圩21.74km2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到10年一遇。工程位于華陽河流域楊灣巷道左岸，距楊灣閘1km，華陽河入長江的楊灣巷道尾端。楊灣排澇站設(shè)計(jì)抽排流量13.52m3/s，站內(nèi)安裝5 臺(tái)900ZL2.8-6.8型立式軸流泵，總裝機(jī)容量1250kW。

二、技術(shù)供水要求

楊灣排澇站為排澇泵站，主要運(yùn)行期集中在每年的4～9月份，總體運(yùn)行時(shí)間較短；泵站技術(shù)供水主要用于主機(jī)泵的冷卻和潤滑用水。根據(jù)設(shè)備廠家提供的技術(shù)資料，整個(gè)泵站5 臺(tái)套機(jī)組用水總量為27.5m3/h，每臺(tái)套機(jī)組的用水量為5.5m3/h，具體要求如下：電機(jī)上機(jī)架用水量3.2m3/h，水壓力0.20MPa，溫度＜28℃；電機(jī)下機(jī)架用水量0.5m3/h，水壓力0.20MPa，溫度＜28℃；水泵上橡膠軸承潤滑、冷卻用水量0.9m3/h，水壓力0.15MPa，溫度＜28℃；水泵下橡膠軸承潤滑、冷卻用水量0.9m3/h，水壓力0.15MPa，溫度＜28℃。

三、供水水源分析及水源選擇

楊灣排澇站可用的水源共3 種，分別為排澇主干溝來水、地下水和市政自來水。排澇主干溝來水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尾水和圩內(nèi)居民生活污水，含有大量的油脂礦物和腐蝕性物質(zhì)，泥沙含量大于0.1kg/m3且粒徑大于0.1mm，因此無法作為技術(shù)供水水源。通過對泵站周邊抽取地下水進(jìn)行化驗(yàn)，結(jié)果顯示地下水具有弱腐蝕性，長期使用對設(shè)備及管路造成腐蝕損壞，直接影響泵站的正常運(yùn)行，因此地下水無法作為技術(shù)供水水源。市政自來水的水質(zhì)滿足技術(shù)供水的要求，但由于管道供水量有限，僅能滿居民生活用水或楊灣排澇站一座泵站技術(shù)供水的用水量要求，因此可以使用自來水作為水源，但必須解決與居民生活同時(shí)用水的問題。

四、技術(shù)供水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.非密閉式循環(huán)供水

根據(jù)供水水源分析，確定使用自來水作為技術(shù)供水水源。由于楊灣排澇站地處市政自來水管網(wǎng)末端，且附近的市政自來水管供水量有限，僅能滿足一座泵站的使用，因此必須解決與居民生活同時(shí)使用的問題。采用非密閉式循環(huán)供水方式可解決同時(shí)用水的問題，技術(shù)供水系統(tǒng)軸測圖見圖1。

給電機(jī)進(jìn)行技術(shù)供水的主要作用是冷卻，技術(shù)供水的水通過電機(jī)油缸的水冷卻器將潤滑的熱量帶走，該部分的水未消耗損失，可重復(fù)利用。該工程設(shè)置技術(shù)回水管將電機(jī)用水部位的水回收；水泵上、下橡膠軸承在開機(jī)前需提供潤滑水，開機(jī)后利用水泵本身的壓力可將水壓至水泵的橡膠軸承處，故開機(jī)后可根據(jù)情況選擇將水泵的技術(shù)供水管路閥門關(guān)閉。

通過以上分析可以看出，通過設(shè)置技術(shù)回水管和根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的要求提高技術(shù)供水的用水量和利用率，但電機(jī)的冷卻水回收后溫度升高，需要通過措施解決技術(shù)回水水溫降低的問題。

2.混凝土墻壁作為熱交換器傳導(dǎo)機(jī)組運(yùn)行熱量

熱交換器可選用水冷、空冷等多種方式，無論是水冷方式選用的散熱器、冷取介質(zhì)為水，還是空冷選用的空調(diào)冷卻器、冷取介質(zhì)為冷卻劑，均需專門設(shè)置冷卻裝置。該工程利用已經(jīng)建好的混凝土墻壁作為熱交換器作為散熱器傳導(dǎo)機(jī)組運(yùn)行熱量。這樣既可以節(jié)省投資，又增加了熱交換器的工作穩(wěn)定性。

無相變的自然對流換熱，傳熱的基本公式為：

Φ=hA（tw-tf）

式中：h—對流換熱系數(shù)；

A—傳熱面積；

tf—熱交換介質(zhì)的溫度，該工程指作為水箱的混凝土壁溫度，約等于混凝土壁接觸的土壤溫度；

tw—被冷卻部分的溫度；

tw-tf—對流換熱的溫差。

該工程水箱混凝土壁接觸的土壤深度約超過10m，地下10m 以下基本上就是恒溫了，這個(gè)恒定溫度是由當(dāng)?shù)氐钠骄鶜鉁貨Q定的。計(jì)算時(shí)tw按照最低28℃考慮，按照此溫度計(jì)算出來的A 最大。

圖1 技術(shù)供水系統(tǒng)軸測圖

經(jīng)過計(jì)算，A 的面積最大為10m2；工程設(shè)計(jì)時(shí)，與土壤直接接觸的水箱混凝土壁面積超過10m2，混凝土水箱底面和與土壤非直接接觸的水箱混凝土壁側(cè)面面積是與土壤直接接觸面面積的幾倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論計(jì)算需要。

通過泵站實(shí)際運(yùn)行狀況來看，該工程設(shè)置的技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)，操作簡便；投入運(yùn)行未發(fā)生由于技術(shù)供水影響居民生活用水的問題。

五、結(jié)語

本文通過對楊灣排澇站技術(shù)供水水質(zhì)要求、水源分析和對比，提出了以下措施優(yōu)化了技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)：采用自來水作為水源，通過非密閉式循環(huán)供水使水可重復(fù)利用，降低了運(yùn)行成本；將出水流道下部的混凝土空箱改造成儲(chǔ)水池，利用混凝土墻壁作為熱交換器，將機(jī)組運(yùn)行的熱量傳給地下及周圍土體，提高了水利用次數(shù)，減少了設(shè)備投資，且便于運(yùn)行維護(hù)。對技術(shù)供水系統(tǒng)提出的新方案可以妥善解決楊灣排澇站技術(shù)供水面臨的問題，對其他類似工程也有一定的參考意義■