談油冷機組在泵站運行中的應用成效

牟忠善，姜延國，李典基

（南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109）

八里灣泵站樞紐工程是南水北調東線工程的第十三級泵站。一期設計調水流量為100 m3/s，設計水位站上40.90 m（85國家高程基準，下同），站下36.12 m，設計凈揚程4.78 m，平均凈揚程4.15 m。泵站采用堤身式、正向進、出水布置，主要建筑物由泵房（包括副廠房、安裝間）、清污機橋、進出水池、進出水渠、公路橋等組成。泵站裝機流量133.6 m3/s，安裝軸流泵4臺，其中備機1臺，配額定功率為2 800 kW的同步電機4臺，總裝機1.12萬kW。主泵房為整體塊基型結構，底板最低底高程24.34 m廠房頂高程72.35 m。

1 機組電機冷卻系統概況

八里灣泵站1#同步電機功率為2 800 kW，電機電壓10 kV，額定轉速為115.4 r/min，單機流量為33.4 m3/s，設計凈揚程4.78 m，電機廠家是上海電機廠。油缸設計冷卻方式為技術供水系統冷卻，供水泵在出水池取水，經技術供水系統管路及附屬設備從電機進水管進入油缸冷卻器，在冷卻器中的換熱管流動，油缸中的潤滑油油與銅管內的冷卻水進行熱交換，溫度得到降低，從排水管流出，達到冷卻的目的。

2 傳統水冷卻系統存在的問題

八里灣泵站技術供水取自出水池，經水泵、管路、閘閥等給機組冷卻器供水。東平湖水含水草、泥沙、浮游生物等較多，長期使用會導致濾水箱堵塞、管路污垢、閘閥銹蝕等，影響技術供水冷卻效果，對供水系統損害較大。目前，經過多次改造，雖然增加濾水箱、濾水機等設備，大顆粒、小魚蝦、雜草等可以過濾掉，但是細小泥沙的問題還是解決不了。目前，大部分的泵站都有傳統的水冷卻系統，面臨的問題也都大同小異，歸結起來有以下幾點：

1）水源水質差，容易形成污垢，堵塞管道及濾水設備，供水壓力不足。

2）整套系統設備較多，管路走向復雜，運行維護工作量大，水頭損失大，系統運行效率較低。

3）水質較差，長時間運行，管路及冷卻器銅管內會產生水垢，影響降溫散熱效果。

4）停機后油缸冷卻器銅管內積水不易排出，如遇極寒天氣，廠房溫度低，容易凍壞冷卻器銅管。銅管凍裂后，油缸內潤滑油就順著凍壞的銅管流入技術供水管路中，產生較大的安全隱患。

5）技術供水系統技術成熟，方便操作，運行成本較低。

3 油冷系統與水冷系統運行參數對比

為了檢驗1#機組油冷系統改造后運行效果，2021年1月27日11:30，1#電機冷卻系統切換到油冷系統投。油冷機設置溫度為35℃，運行至下午7時左右，同步電機運行平穩，油缸、瓦溫等參數正常。下面是同時段原有技術供水和有冷卻系統運行過程中上位機采集到的推力瓦溫度做對比情況。

經過1#機組油冷系統和水冷系統投入運行對比發現，使用油冷系統時最低溫度值為45℃，水冷系統最高溫度為50℃，推力瓦溫度在使用油冷系統后有明顯的下降。如油溫設置再低一點，再加上后期油冷機組自動化完善后，長時間運行效果還會更加明顯。

表1 1#機組油冷系統運行時推力瓦溫度℃

表2 1#機組水冷系統運行時推力瓦溫度（同時間點采集）℃

表3 兩套冷卻系統溫度值對比（同時段）℃

4 油冷機組的特點

八里灣泵站1#同步電機在原有技術供水基礎上增加了一套油冷卻系統，其主要工作方式為，上、下油缸各設置一臺雙壓縮機油冷卻設備，經高壓管路接上、下油缸的進、回油管，形成閉合管路。根據外界溫度、機組負荷等要求，設置完需要的溫度值，啟動油冷機，油缸中的潤滑油油經冷卻設備循環，從而達到降溫的目的。結合油冷系統的結構和工作情況，其有下幾個特點：

1）油冷系統管路布置簡單，采用軟質高壓油管，安裝簡易。

2）采用優質進口油泵，壓力大，穩定性高，恒久耐用。

3）可以根據機組負荷、季節、環境溫度等因素，設置需要的工作溫度，運行更加可靠。

4）改善電機油質、推力瓦、導軸承瓦等設備的溫度環境，可以提高設備使用壽命。

5）溫度控制可以在20～45℃之間調節，操作方便。

6）油冷機自帶的完善的電器保護系統，具有缺相保護、電流過載保護、高低壓保護等確保機組正常運行。

通過油冷系統與傳統技術供水系統在1#機組運行中推力瓦溫度數據對比來看，冷卻效果還是很明顯的。目前南水北調大型泵站運行方式下，這兩套系統同時存在互為備用，對機組的安全運行起到了保障作用。結合這兩套冷卻系統的特點，在以后運行中再積累更多的經驗，為今后在南水北調大型泵站中的應用提供更多的技術支持。