自动温控冷水机组在泵站技术供水中的应用

贾新胜 张健 魏晓燕

【摘 要】文章结合南水北调大型泵站工程运行维护工作实际，分析了南水北调长沟泵站技术供水存在的主要问题和对泵站安全运行的影响，阐述了自動温控闭循环冷水机组在泵站技术供水技术改造中的应用，有效解决了机组技术供水管道堵塞、结垢和冬季供水管道冻胀的问题，保障了调水工作的安全运行。

【关键词】南水北调;闭循环冷水机组;技术供水

【中图分类号】TV675;TV674【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）03-0072-02

1 工程概述

长沟泵站枢纽工程是南水北调东线一期工程中第十一级抽水梯级泵站，泵站设计流量为100 m3/s，单机流量为33.5 m3/s，设计净扬程为3.86 m，装设4台3150ZLQ33.5—3.86型立式轴流泵。长沟泵站机组设计技术供水是采用2台潜水泵从清污机栅体后进水池直接取水，通过供水总管进入泵房，通过两个支路加压向泵站主机组电机轴承冷却器和填料函同时供水，技术供水机组运行方式是一用一备。

2 运行中出现的问题

自2013年工程运行以来，由于长沟泵站所处的梁济运河输水与航运结合渠道为敞开式河道，河道中垃圾和杂物较多、水体成分复杂，泵站在运行期间多次出现因技术供水原因导致的停机或不能及时开机的问题，主要情况如下。

（1）长沟泵站主机组运行期间由于供水管道进水口堵塞，致使技术供水中断，主机组推力轴承和导轴承瓦温度过高造成紧急停机。泵站运行中，由于渠道中有杂物等原因致使长沟泵站技术供水管道进水口堵塞，冷却水无法进入供水管道中，致使技术供水中断，导致冷却水无法对主机组轴承轴瓦等进行冷却，从而出现上下轴瓦高温报警而导致紧急停机问题的出现。长沟泵站分别在2015年、2016年调水运行期间发生两次因供水管道堵塞出现的停机问题，因此供水、取水方式急需改造。

（2）长沟泵站技术供水管道滤网堵塞，致使供水压力不稳定，需经常清理和清洗，影响机组正常运行，不能满足正常运行要求。长沟泵站技术供水从进水池取水口进入供水管网后，供水干管有两台GIS滤水器。在供水干管分支进入各机组密封装置及水导轴承的支管，各有两道“Y”形滤水网。由于水质不稳定，因此干管上的滤水器需要经常拆开清理，更换密封胶垫，操作难度大，维护费用高。机组运行期间有时会出现因管道堵塞造成的官网压力过低，上下轴瓦温升较高，不能满足运行要求，需停机检查，影响机组正常运行。

（3）长沟泵站技术供水系统引自进水池，水质不稳定，造成冷却系统中冷却器等核心部件需要经常清洗和试验。长沟泵站技术供水管路内壁因长期受河水腐蚀、锈蚀，在机组运行检查中发现闸阀件、压力表、示流计等的安装部位出现不同程度的锈蚀和堵塞。每年冬季检修时都要清洗冷却器，并进行压力试验，防止冷却器被腐蚀后有水进入油盆。每年因此的运行检修经费也大大增加。

（4）其他影响运行的问题。①冻胀问题：由于泵站主机组厂房空间较大，冬季厂房内温度经常在零度以下，而泵站技术供水管道管径较细、部分处于泵站的空旷通风位置，造成管道内冷却水发生凝集结冰，供水管道被堵塞或冻胀破坏，影响泵站正常开机。2016年冬季温度较低，调水期间部分技术供水管道出现冻胀，维护人员及时发现并对冻胀管道进行更换，避免了问题的发生。②冷却效率问题：由于选用自然水源，所以冬季技术供水冷却效率较高，但是在夏季高温季节，冷却效率不高引发部分机组出现轴瓦温度过高的问题，无法实现有效的温度控制，更无法实现理想温度控制。出现此类情况只能停机冷却，影响机组的正常运行。

3 自动温控闭循环冷水机组在泵站技术供水改造中的应用

上述种种问题影响了长沟泵站的正常运行，增加了工程维护和检修频次和难度，影响了泵站运行安全。为提高机组工作效率，降低技术供水对泵站机组运行的影响，参考行业内类似问题改造经验[1-5]，经多种方案比选，最终选用自动温控闭循环冷水机组方案对长沟泵站技术供水进行改造。

3.1 自动温控闭循环冷水机组冷却系统组成

改造后的自动温控闭循环冷水机组冷却系统由3个部分组成。

第一部分为自动温控冷水机组：本系统采用CDW-25HP型冷水机组，制冷量最大可达78 kW，冷水机组冷凝器采用套管式，内嵌螺纹铜管，风冷机组散热冷排，由翘片上行列管组排，制造时采用二次翻边翘片机械涨管工艺，加装2台轴流风机，利于机组散热、通风。整体机组采用静电喷塑外壳、欧式模块化设计，具备微电脑智能控制，温度数字显示，自动控温，能精确控制水温（±1 ℃），设定温度值范围为3～50 ℃，温度设定为轴瓦瓦温，温度设定参考为轴瓦冷却换热器出水总管;设计为一用一备，两台机组并联安装。

第二部分为防冻胀闭环供水管路系统：水源供水管采用DN40的PPR管，从深井泵泵口进入主泵房镀锌钢管接入软水系统，软化后的水直接入DN32镀锌管，引入主机组填料函冲洗系统，同时分支一根DN32的镀锌管接入位于冷水机组安装房间的RO膜净化器，纯净水接入储水箱为冷水系统自动补水。闭式净水循环系统考虑长沟泵站3台机组运行时合计冷却水量最大为21 m3/h，选用两台（一用一备）QDL32-3型不锈钢立式泵进行加压，从补水水箱向主机组上下轴承冷却器进行供水，主机组冷却器回水后进入储水箱，形成水系统的闭循环。室外管道进行保温处理，安装电伴热恒温系统，同时安装智能温控箱实现管网中水温自动控制，当外界温度非常恶劣时，系统将启动管路自动循环升温保护装置，保证管路不被冻胀。

第三部分为净水自动补水系统：水源采用泵站深井泵（Q=32 m3/h，H=39 m，N=5.5 kW）出水，经初级过滤后，再经过水泵加压进入软水装置，软化后的水分别向填料函和进RO膜净水系统供水。经过RO膜净水系统净化后的纯净水直接向冷水机组闭循环系统进行补水。系统安装不锈钢自动补水箱1个，容积约2m3，内设液位控制器，接厂区深井泵水源经软水器、净水器，当水箱中水位低于80%时，该系统自动向储水箱补水。

3.2 改造后的运行效果和情况

自动温控闭循環冷水机组冷却系统安装调试运行后，取得了较好的工作效率和经济效益。

（1）解决了泵站技术供水总管堵塞问题。

（2）解决了泵站技术供水管网压力不稳的问题：采用深井水处理后的软水、净水用于技术供水，解决了供水管网频繁清洗、更换滤网的问题，技术供水压力稳定，冷却水流稳定，机组运行稳定。

（3）实现了自动温控功能：改造后可通过冷水机组的智能面板设定机组运行温度，实现了技术供水温度的主动控制功能，使主机组轴瓦始终在理想温度范围内工作。同时，根据主机组轴瓦参考温度的变化，冷水机组可实现自动动态调节冷水机组出水温度，从而保证轴瓦温度的稳定，不再出现推力轴承瓦温偏高和导轴承瓦瓦温偏高的现象，从被动控制实现了主动控制的转变。

（4）实现了管网低温冻胀保护功能：当冬季气温低于0 ℃时，改造后的闭循环系统自动开启加压泵，进行闭循环系统内循环一次，防止闭循环系统管网结冰冻胀损坏技术供水管网管路。

（5）技术供水水源实现自动补水功能：安装在冷水机组水箱上的自动补水装置，当管道内冷却水自然损耗时，可自行进行补水;自动排气阀可以及时排除管道内循环水因气温和外界因素产生的气体;排污阀安装在主机组回水管上，运行一段时间后可随时排出管道内的污水。

（6）实现增效节能的目的：闭循环冷水机组系统处理后的净水可循环使用，本系统设定管道回水温度，当回水温度低于设定温度时，冷水机组的压缩机停止工作，达到节能效果。目前，根据安装的冷水机组的数据统计，由于优化了进水池进水总管并实现了自动温控，因此改造后节能50%左右（以12 h耗电量计算），对比运行记录表主机组轴瓦、上下油缸温度均实现了主动可控。

（7）彻底改造提升了泵站生活和工作的用水质量：净化后的水用于泵站生活及饮用，解决了困扰泵站近7年的生活“黄水问题”。

4 结语

长沟泵站技术供水自动温控闭循环冷水机组系统的改造，提升了技术供水冷却效率，实现了轴瓦温度主动控制，减少了大量管网清理和维护工作，实现了泵站机组稳定持续运行，进行了管网动态自动管理技术改造，实现了增效节能的目标。目前，长沟泵站与自动温控闭循环冷水机组系统开发厂家联合，对泵站技术供水的智能化进行进一步开发，为南水北调泵站的安全、稳定和经济运行提供可靠保障。

参 考 文 献

[1]刘凯，张晓旭.水轮发电机组技术供水系统优化改造——以漫湾水电厂为例[J].人民长江，2017，48（14）：86-88.

[2]王海伟，张光富，王波.大型水电站技术供水的水资源管理探讨[J].人民长江，2013，44（24）：75-78.

[3]袁静，方晓红，胡森.四川江边水电站循环冷却供水系统改造[J].人民长江，2014，45（23）：73-76.

[4]韩海鹏，周广，赵增玉.整流机组循环冷却水系统存在的隐患及治理措施[J].轻金属，2011（2）：61-63.