杨湾排涝站技术供水系统优化设计

方 兴

一、工程概况

杨湾排涝站是安徽省望江县万亩圩口之一的团结圩农业排涝泵站，该站始建于1964年，经历了锅炉机—柴油机到电机的变革。2013年该站进行了拆除重建，建成后使团结圩21.74km2农业生产排涝标准达到10年一遇。工程位于华阳河流域杨湾巷道左岸，距杨湾闸1km，华阳河入长江的杨湾巷道尾端。杨湾排涝站设计抽排流量13.52m3/s，站内安装5 台900ZL2.8-6.8型立式轴流泵，总装机容量1250kW。

二、技术供水要求

杨湾排涝站为排涝泵站，主要运行期集中在每年的4～9月份，总体运行时间较短；泵站技术供水主要用于主机泵的冷却和润滑用水。根据设备厂家提供的技术资料，整个泵站5 台套机组用水总量为27.5m3/h，每台套机组的用水量为5.5m3/h，具体要求如下：电机上机架用水量3.2m3/h，水压力0.20MPa，温度＜28℃；电机下机架用水量0.5m3/h，水压力0.20MPa，温度＜28℃；水泵上橡胶轴承润滑、冷却用水量0.9m3/h，水压力0.15MPa，温度＜28℃；水泵下橡胶轴承润滑、冷却用水量0.9m3/h，水压力0.15MPa，温度＜28℃。

三、供水水源分析及水源选择

杨湾排涝站可用的水源共3 种，分别为排涝主干沟来水、地下水和市政自来水。排涝主干沟来水是农业生产尾水和圩内居民生活污水，含有大量的油脂矿物和腐蚀性物质，泥沙含量大于0.1kg/m3且粒径大于0.1mm，因此无法作为技术供水水源。通过对泵站周边抽取地下水进行化验，结果显示地下水具有弱腐蚀性，长期使用对设备及管路造成腐蚀损坏，直接影响泵站的正常运行，因此地下水无法作为技术供水水源。市政自来水的水质满足技术供水的要求，但由于管道供水量有限，仅能满居民生活用水或杨湾排涝站一座泵站技术供水的用水量要求，因此可以使用自来水作为水源，但必须解决与居民生活同时用水的问题。

四、技术供水系统优化设计

1.非密闭式循环供水

根据供水水源分析，确定使用自来水作为技术供水水源。由于杨湾排涝站地处市政自来水管网末端，且附近的市政自来水管供水量有限，仅能满足一座泵站的使用，因此必须解决与居民生活同时使用的问题。采用非密闭式循环供水方式可解决同时用水的问题，技术供水系统轴测图见图1。

给电机进行技术供水的主要作用是冷却，技术供水的水通过电机油缸的水冷却器将润滑的热量带走，该部分的水未消耗损失，可重复利用。该工程设置技术回水管将电机用水部位的水回收；水泵上、下橡胶轴承在开机前需提供润滑水，开机后利用水泵本身的压力可将水压至水泵的橡胶轴承处，故开机后可根据情况选择将水泵的技术供水管路阀门关闭。

通过以上分析可以看出，通过设置技术回水管和根据机组运行状态的要求提高技术供水的用水量和利用率，但电机的冷却水回收后温度升高，需要通过措施解决技术回水水温降低的问题。

2.混凝土墙壁作为热交换器传导机组运行热量

热交换器可选用水冷、空冷等多种方式，无论是水冷方式选用的散热器、冷取介质为水，还是空冷选用的空调冷却器、冷取介质为冷却剂，均需专门设置冷却装置。该工程利用已经建好的混凝土墙壁作为热交换器作为散热器传导机组运行热量。这样既可以节省投资，又增加了热交换器的工作稳定性。

无相变的自然对流换热，传热的基本公式为：

Φ=hA（tw-tf）

式中：h—对流换热系数；

A—传热面积；

tf—热交换介质的温度，该工程指作为水箱的混凝土壁温度，约等于混凝土壁接触的土壤温度；

tw—被冷却部分的温度；

tw-tf—对流换热的温差。

该工程水箱混凝土壁接触的土壤深度约超过10m，地下10m 以下基本上就是恒温了，这个恒定温度是由当地的平均气温决定的。计算时tw按照最低28℃考虑，按照此温度计算出来的A 最大。

图1 技术供水系统轴测图

经过计算，A 的面积最大为10m2；工程设计时，与土壤直接接触的水箱混凝土壁面积超过10m2，混凝土水箱底面和与土壤非直接接触的水箱混凝土壁侧面面积是与土壤直接接触面面积的几倍，远远大于理论计算需要。

通过泵站实际运行状况来看，该工程设置的技术供水系统运行稳定、可靠、经济，操作简便；投入运行未发生由于技术供水影响居民生活用水的问题。

五、结语

本文通过对杨湾排涝站技术供水水质要求、水源分析和对比，提出了以下措施优化了技术供水系统设计：采用自来水作为水源，通过非密闭式循环供水使水可重复利用，降低了运行成本；将出水流道下部的混凝土空箱改造成储水池，利用混凝土墙壁作为热交换器，将机组运行的热量传给地下及周围土体，提高了水利用次数，减少了设备投资，且便于运行维护。对技术供水系统提出的新方案可以妥善解决杨湾排涝站技术供水面临的问题，对其他类似工程也有一定的参考意义■