自動溫控冷水機(jī)組在泵站技術(shù)供水中的應(yīng)用

賈新勝 張健 魏曉燕

【摘 要】文章結(jié)合南水北調(diào)大型泵站工程運行維護(hù)工作實際，分析了南水北調(diào)長溝泵站技術(shù)供水存在的主要問題和對泵站安全運行的影響，闡述了自動溫控閉循環(huán)冷水機(jī)組在泵站技術(shù)供水技術(shù)改造中的應(yīng)用，有效解決了機(jī)組技術(shù)供水管道堵塞、結(jié)垢和冬季供水管道凍脹的問題，保障了調(diào)水工作的安全運行。

【關(guān)鍵詞】南水北調(diào);閉循環(huán)冷水機(jī)組;技術(shù)供水

【中圖分類號】TV675;TV674【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）03-0072-02

1 工程概述

長溝泵站樞紐工程是南水北調(diào)東線一期工程中第十一級抽水梯級泵站，泵站設(shè)計流量為100 m3/s，單機(jī)流量為33.5 m3/s，設(shè)計凈揚(yáng)程為3.86 m，裝設(shè)4臺3150ZLQ33.5—3.86型立式軸流泵。長溝泵站機(jī)組設(shè)計技術(shù)供水是采用2臺潛水泵從清污機(jī)柵體后進(jìn)水池直接取水，通過供水總管進(jìn)入泵房，通過兩個支路加壓向泵站主機(jī)組電機(jī)軸承冷卻器和填料函同時供水，技術(shù)供水機(jī)組運行方式是一用一備。

2 運行中出現(xiàn)的問題

自2013年工程運行以來，由于長溝泵站所處的梁濟(jì)運河輸水與航運結(jié)合渠道為敞開式河道，河道中垃圾和雜物較多、水體成分復(fù)雜，泵站在運行期間多次出現(xiàn)因技術(shù)供水原因?qū)е碌耐C(jī)或不能及時開機(jī)的問題，主要情況如下。

（1）長溝泵站主機(jī)組運行期間由于供水管道進(jìn)水口堵塞，致使技術(shù)供水中斷，主機(jī)組推力軸承和導(dǎo)軸承瓦溫度過高造成緊急停機(jī)。泵站運行中，由于渠道中有雜物等原因致使長溝泵站技術(shù)供水管道進(jìn)水口堵塞，冷卻水無法進(jìn)入供水管道中，致使技術(shù)供水中斷，導(dǎo)致冷卻水無法對主機(jī)組軸承軸瓦等進(jìn)行冷卻，從而出現(xiàn)上下軸瓦高溫報警而導(dǎo)致緊急停機(jī)問題的出現(xiàn)。長溝泵站分別在2015年、2016年調(diào)水運行期間發(fā)生兩次因供水管道堵塞出現(xiàn)的停機(jī)問題，因此供水、取水方式急需改造。

（2）長溝泵站技術(shù)供水管道濾網(wǎng)堵塞，致使供水壓力不穩(wěn)定，需經(jīng)常清理和清洗，影響機(jī)組正常運行，不能滿足正常運行要求。長溝泵站技術(shù)供水從進(jìn)水池取水口進(jìn)入供水管網(wǎng)后，供水干管有兩臺GIS濾水器。在供水干管分支進(jìn)入各機(jī)組密封裝置及水導(dǎo)軸承的支管，各有兩道“Y”形濾水網(wǎng)。由于水質(zhì)不穩(wěn)定，因此干管上的濾水器需要經(jīng)常拆開清理，更換密封膠墊，操作難度大，維護(hù)費用高。機(jī)組運行期間有時會出現(xiàn)因管道堵塞造成的官網(wǎng)壓力過低，上下軸瓦溫升較高，不能滿足運行要求，需停機(jī)檢查，影響機(jī)組正常運行。

（3）長溝泵站技術(shù)供水系統(tǒng)引自進(jìn)水池，水質(zhì)不穩(wěn)定，造成冷卻系統(tǒng)中冷卻器等核心部件需要經(jīng)常清洗和試驗。長溝泵站技術(shù)供水管路內(nèi)壁因長期受河水腐蝕、銹蝕，在機(jī)組運行檢查中發(fā)現(xiàn)閘閥件、壓力表、示流計等的安裝部位出現(xiàn)不同程度的銹蝕和堵塞。每年冬季檢修時都要清洗冷卻器，并進(jìn)行壓力試驗，防止冷卻器被腐蝕后有水進(jìn)入油盆。每年因此的運行檢修經(jīng)費也大大增加。

（4）其他影響運行的問題。①凍脹問題：由于泵站主機(jī)組廠房空間較大，冬季廠房內(nèi)溫度經(jīng)常在零度以下，而泵站技術(shù)供水管道管徑較細(xì)、部分處于泵站的空曠通風(fēng)位置，造成管道內(nèi)冷卻水發(fā)生凝集結(jié)冰，供水管道被堵塞或凍脹破壞，影響泵站正常開機(jī)。2016年冬季溫度較低，調(diào)水期間部分技術(shù)供水管道出現(xiàn)凍脹，維護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)并對凍脹管道進(jìn)行更換，避免了問題的發(fā)生。②冷卻效率問題：由于選用自然水源，所以冬季技術(shù)供水冷卻效率較高，但是在夏季高溫季節(jié)，冷卻效率不高引發(fā)部分機(jī)組出現(xiàn)軸瓦溫度過高的問題，無法實現(xiàn)有效的溫度控制，更無法實現(xiàn)理想溫度控制。出現(xiàn)此類情況只能停機(jī)冷卻，影響機(jī)組的正常運行。

3 自動溫控閉循環(huán)冷水機(jī)組在泵站技術(shù)供水改造中的應(yīng)用

上述種種問題影響了長溝泵站的正常運行，增加了工程維護(hù)和檢修頻次和難度，影響了泵站運行安全。為提高機(jī)組工作效率，降低技術(shù)供水對泵站機(jī)組運行的影響，參考行業(yè)內(nèi)類似問題改造經(jīng)驗[1-5]，經(jīng)多種方案比選，最終選用自動溫控閉循環(huán)冷水機(jī)組方案對長溝泵站技術(shù)供水進(jìn)行改造。

3.1 自動溫控閉循環(huán)冷水機(jī)組冷卻系統(tǒng)組成

改造后的自動溫控閉循環(huán)冷水機(jī)組冷卻系統(tǒng)由3個部分組成。

第一部分為自動溫控冷水機(jī)組：本系統(tǒng)采用CDW-25HP型冷水機(jī)組，制冷量最大可達(dá)78 kW，冷水機(jī)組冷凝器采用套管式，內(nèi)嵌螺紋銅管，風(fēng)冷機(jī)組散熱冷排，由翹片上行列管組排，制造時采用二次翻邊翹片機(jī)械漲管工藝，加裝2臺軸流風(fēng)機(jī)，利于機(jī)組散熱、通風(fēng)。整體機(jī)組采用靜電噴塑外殼、歐式模塊化設(shè)計，具備微電腦智能控制，溫度數(shù)字顯示，自動控溫，能精確控制水溫（±1 ℃），設(shè)定溫度值范圍為3～50 ℃，溫度設(shè)定為軸瓦瓦溫，溫度設(shè)定參考為軸瓦冷卻換熱器出水總管;設(shè)計為一用一備，兩臺機(jī)組并聯(lián)安裝。

第二部分為防凍脹閉環(huán)供水管路系統(tǒng)：水源供水管采用DN40的PPR管，從深井泵泵口進(jìn)入主泵房鍍鋅鋼管接入軟水系統(tǒng)，軟化后的水直接入DN32鍍鋅管，引入主機(jī)組填料函沖洗系統(tǒng)，同時分支一根DN32的鍍鋅管接入位于冷水機(jī)組安裝房間的RO膜凈化器，純凈水接入儲水箱為冷水系統(tǒng)自動補(bǔ)水。閉式凈水循環(huán)系統(tǒng)考慮長溝泵站3臺機(jī)組運行時合計冷卻水量最大為21 m3/h，選用兩臺（一用一備）QDL32-3型不銹鋼立式泵進(jìn)行加壓，從補(bǔ)水水箱向主機(jī)組上下軸承冷卻器進(jìn)行供水，主機(jī)組冷卻器回水后進(jìn)入儲水箱，形成水系統(tǒng)的閉循環(huán)。室外管道進(jìn)行保溫處理，安裝電伴熱恒溫系統(tǒng)，同時安裝智能溫控箱實現(xiàn)管網(wǎng)中水溫自動控制，當(dāng)外界溫度非常惡劣時，系統(tǒng)將啟動管路自動循環(huán)升溫保護(hù)裝置，保證管路不被凍脹。

第三部分為凈水自動補(bǔ)水系統(tǒng)：水源采用泵站深井泵（Q=32 m3/h，H=39 m，N=5.5 kW）出水，經(jīng)初級過濾后，再經(jīng)過水泵加壓進(jìn)入軟水裝置，軟化后的水分別向填料函和進(jìn)RO膜凈水系統(tǒng)供水。經(jīng)過RO膜凈水系統(tǒng)凈化后的純凈水直接向冷水機(jī)組閉循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水。系統(tǒng)安裝不銹鋼自動補(bǔ)水箱1個，容積約2m3，內(nèi)設(shè)液位控制器，接廠區(qū)深井泵水源經(jīng)軟水器、凈水器，當(dāng)水箱中水位低于80%時，該系統(tǒng)自動向儲水箱補(bǔ)水。

3.2 改造后的運行效果和情況

自動溫控閉循環(huán)冷水機(jī)組冷卻系統(tǒng)安裝調(diào)試運行后，取得了較好的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

（1）解決了泵站技術(shù)供水總管堵塞問題。

（2）解決了泵站技術(shù)供水管網(wǎng)壓力不穩(wěn)的問題：采用深井水處理后的軟水、凈水用于技術(shù)供水，解決了供水管網(wǎng)頻繁清洗、更換濾網(wǎng)的問題，技術(shù)供水壓力穩(wěn)定，冷卻水流穩(wěn)定，機(jī)組運行穩(wěn)定。

（3）實現(xiàn)了自動溫控功能：改造后可通過冷水機(jī)組的智能面板設(shè)定機(jī)組運行溫度，實現(xiàn)了技術(shù)供水溫度的主動控制功能，使主機(jī)組軸瓦始終在理想溫度范圍內(nèi)工作。同時，根據(jù)主機(jī)組軸瓦參考溫度的變化，冷水機(jī)組可實現(xiàn)自動動態(tài)調(diào)節(jié)冷水機(jī)組出水溫度，從而保證軸瓦溫度的穩(wěn)定，不再出現(xiàn)推力軸承瓦溫偏高和導(dǎo)軸承瓦瓦溫偏高的現(xiàn)象，從被動控制實現(xiàn)了主動控制的轉(zhuǎn)變。

（4）實現(xiàn)了管網(wǎng)低溫凍脹保護(hù)功能：當(dāng)冬季氣溫低于0 ℃時，改造后的閉循環(huán)系統(tǒng)自動開啟加壓泵，進(jìn)行閉循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)一次，防止閉循環(huán)系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)冰凍脹損壞技術(shù)供水管網(wǎng)管路。

（5）技術(shù)供水水源實現(xiàn)自動補(bǔ)水功能：安裝在冷水機(jī)組水箱上的自動補(bǔ)水裝置，當(dāng)管道內(nèi)冷卻水自然損耗時，可自行進(jìn)行補(bǔ)水;自動排氣閥可以及時排除管道內(nèi)循環(huán)水因氣溫和外界因素產(chǎn)生的氣體;排污閥安裝在主機(jī)組回水管上，運行一段時間后可隨時排出管道內(nèi)的污水。

（6）實現(xiàn)增效節(jié)能的目的：閉循環(huán)冷水機(jī)組系統(tǒng)處理后的凈水可循環(huán)使用，本系統(tǒng)設(shè)定管道回水溫度，當(dāng)回水溫度低于設(shè)定溫度時，冷水機(jī)組的壓縮機(jī)停止工作，達(dá)到節(jié)能效果。目前，根據(jù)安裝的冷水機(jī)組的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，由于優(yōu)化了進(jìn)水池進(jìn)水總管并實現(xiàn)了自動溫控，因此改造后節(jié)能50%左右（以12 h耗電量計算），對比運行記錄表主機(jī)組軸瓦、上下油缸溫度均實現(xiàn)了主動可控。

（7）徹底改造提升了泵站生活和工作的用水質(zhì)量：凈化后的水用于泵站生活及飲用，解決了困擾泵站近7年的生活“黃水問題”。

4 結(jié)語

長溝泵站技術(shù)供水自動溫控閉循環(huán)冷水機(jī)組系統(tǒng)的改造，提升了技術(shù)供水冷卻效率，實現(xiàn)了軸瓦溫度主動控制，減少了大量管網(wǎng)清理和維護(hù)工作，實現(xiàn)了泵站機(jī)組穩(wěn)定持續(xù)運行，進(jìn)行了管網(wǎng)動態(tài)自動管理技術(shù)改造，實現(xiàn)了增效節(jié)能的目標(biāo)。目前，長溝泵站與自動溫控閉循環(huán)冷水機(jī)組系統(tǒng)開發(fā)廠家聯(lián)合，對泵站技術(shù)供水的智能化進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)，為南水北調(diào)泵站的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運行提供可靠保障。

參 考 文 獻(xiàn)

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