南水北调山东段泵站机组技术供水方案优选

王海涛，苏 阳，康 晴

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南250109）

大型泵站是一项系统工程，除建设主体建筑物外，主电机、水泵是大型泵站的核心设备，高低压供电系统、励磁系统、保护系统、自动化控制系统、设备安防监控系统是驱动设备，除此之外还需要可靠的油、水、气等辅助系统作为保障，辅助系统的正常安全运行直接影响主机组系统的运行安全，决定了泵站是否安全生产。其中技术供水系统又是大型泵站机组运行辅助系统中的重要组成部分，泵站技术供水系统主要为主电机、水泵轴承系统提供冷却、润滑用水，技术供水系统方案的选择决定了主机组运行安全和维护成本。南水北调东线一期工程山东段新建大型泵站中共有5 座泵站设计为立式轴流泵机组。

1 泵站原设计技术供水方案

韩庄运河段的台儿庄泵站、万年闸泵站以及南四湖-东平湖段的长沟泵站、邓楼泵站水泵机组技术供水水源取自前池，在前池处预留管道取水口，后置闸阀，通过管道连接立式离心泵，再通过过滤器后对电机上、下油缸冷却系统和联轴层填料函同时供水，运行方式是一用一备。

八里湾泵站水泵机组技术供水水源取自出水池处翼墙处预留集水井，后置闸阀，通过管道连接卧式离心泵，再通过过滤器后对电机上、下油缸冷却系统和联轴层填料函同时供水，运行方式是一用一备。

开放式水循环冷却系统的优点是建设费用低、施工工艺简单。但在设备运行期间会出现问题，尤其是前池内水中泥沙含量较高时，大量泥沙和浮游生物等会随着供水泵进水口处以及管道内壁，虽然经过过滤器清理，但仍有一些进入机组冷却器内，长时间开机就会导致供水泵进水口浮生物吸附繁殖以及机组冷却器内堆积泥沙，导致冷却水循环不畅通，供水压力持续下降，不能满足正常运行需求，致使冷却器堵塞无法对电机内润滑油进行冷却，给机组安全运行带来较大隐患[1]，特别是散热器堵塞、结垢或腐蚀穿孔后会引起油室进水，造成机组维护成本大幅增加。

2 泵站机组技术供水常见方式

2.1 常规河水冷却

河道水经过管道泵循环冷却，经水泵引水后通过过滤器后直接连通上、下油缸的冷却器降温后再排入河道的开式系统，达到冷却油温的目的。由于现在河道内水环境存在不同程度污染，水草、浮游生物多、微生物等菌类繁殖快，且水体泥沙含量较多时，容易造成管道拥堵，长期在此种环境下运行，很容易造成散热器管路堵塞，尤其在泵站开机运行时，出现这些问题时不易及时维修，会给机组安全运行带来较大隐患[2]。韩庄运河段的台儿庄泵站、万年闸泵站以及南四湖-东平湖段的长沟泵站、邓楼泵站原设计为此类，现均已根据实际使用情况进行技术改造。

2.2 技术供水泵改

在集水廊道内，由于集水廊道用于检修水泵时排水、存水，且一般设计在泵站底部，必须选择大功率、扬程高的水泵，而廊道内的水来自河道且水量比较固定，容易在底部堆积泥沙，水质得不到保证，也容易产生浮游生物、青苔等。循环水如若也排入集水廊道内，固定的水量经过电机冷却器循环后，水温将会不断升高，就达不到冷却的效果，需要排除原有集水廊道内的水后，重新放入河水。如果循环水直接排入河道，则需要不断地向集水廊道内补充水源。此类方法和在河道取水效果一样，只是减少河道垃圾进入供水泵，水质问题（浮游生物、青苔等）仍无法解决，管道、闸阀等仍然会锈蚀腐化[3]。

2.3 湖水冷却

采用出水侧湖水经过管道泵循环冷却，将湖水经过水泵引水直接通过上、下油缸的冷却盘管降温后再排入河道的开式系统，达到冷却油温的目的。由于现在湖内水环境存在大量鱼虾，水草漂浮物多，调水时如遇鱼虾聚集时，容易造成管道泵处拥堵，长期在此种环境下运行，很容易造成冷却水无法在散热盘管循环，尤其在泵站开机运行时，出现这些问题时不易及时维修，会给水泵安全运行带来较大隐患。南四湖-东平湖段的八里湾泵站原设计为此类情况，现已在进水口管道闸阀后加装一个内置过滤网的储水箱防止鱼虾进入管道泵处。

2.4 采用冷水机组供水

该系统采用城镇自来水（自备井水）供水，循环水在管道增压泵作用下从机组上、下油缸内的冷却器以及叶调机构油缸内冷却器出水管道流出，通过冷却机组进行冷却（通常冷却至18 ℃左右）后，再流入主机组进水管道，在机组上、下油缸内以及叶调机构的冷却器内流动带走机组运行产生的热能，再经出水管回到冷却机组内，实现了机组上、下油缸内以及叶调机构的冷却循环供水，为满足循环水量的需求，可在管道增压泵后加设一道补水水箱。目前，韩庄运河段的万年闸泵站、台儿庄泵站现已改造成冷水机组供水。

2.5 变频冷水机组技术供水系统

该系统对城镇自来水或自备井水首先进行初级过滤、软化，再进行净化、去离子，然后进入变频冷水机组技术供水系统，同时系统对循环水温度进行自动控制，并设计远程双向控制。该冷却系统具有温升均匀、节能、无堵塞、无污染、噪音小，系统为封闭式循环，循环水重复利用，同时能够自动控制水温、自动补水、自动排气、定期排污等优点，可达到制冷量自动化控制、纯净水密闭循环、节能降耗，确保供水机组和泵站安全平稳运行的目的。长沟泵站现已采用此供水改造方案。

3 润滑油冷却机组系统

润滑油冷却机组方式，此项技术供水方案区别于传统技术供水方式，不同之处是在与改变了机组冷却方式，上述的冷却方式主要是利用河水、自备井水、自来水、湖水、去离子纯净水等进行冷却，此方式是将电机上、下油缸冷却系统和填料函润滑系统分离，填料函润滑还是采用原有供水方式，但电机上、下油缸冷却系统采用润滑油自循环冷却方式。

3.1 系统组成

该系统由进油管道、回油管道、减震接头、冷却器、管道增压泵、过滤器、自动放气阀、补油箱、自动补油装置、流量计、排污阀及若干闸阀、逆止阀和管道等组成。

3.2 系统运行原理

将电机上、下油缸通过放油管路（加设三通，不影响放油），在管道增压泵的作用下通过管道连接冷却装置（冷却机组）进行冷却，再流入电机上、下油缸内，实现上、下油缸内润滑油循环冷却。

3.3 润滑油冷却机组优点

此冷却方式是在冷水机组的理念上优化的方式，减少了冷水机组运行过程中出现的冷却器磨损漏水等情况，减少维修成本及运营成本。

3.4 润滑油冷却注意事项

1）安装要按照油管路安装要求进行，切记要冲洗管路避免在润滑油中掺入渣滓，造成推力瓦、导向瓦等部件的磨损，造成不必要的设备损伤。

2）此冷却方式运行时由于进出温差较大容易出现管道冷凝水现象，要做好管道保温处理。

4 结 语

泵站技术供水方案的选择直接关系到机组运行寿命和维修养护周期，也影响到泵站安全运行和生产维护成本控制。依据实际应用，原设计方案均进行了升级改造，采用了冷水机组方案。随着南水北调东线二期建设提上日程，技术供水方案的设计可采取冷水机组方案，也可采取新的技术供水方案，但技术供水方案新技术还需要进一步的实践来验证。