南水北调工程技术供水系统优化改造对设备可靠运行的影响

北京市南水北调团城湖管理处□郝鸿晨

泵站工程对水利行业建设具有十分重要的意义，它承担着所在地区防洪、排涝和灌溉作用，同时也积极推动所在地区乃至整个国家在水资源方面合理调配与整合工作。为了提高运行效率，泵站技术供水系统也由此进入泵站工程管理的大家庭中，它为泵站安全可靠运行保驾护航。

目前，我国大型水利工程供水系统还面临着一些管道堵塞问题，导致工程供水系统故障，严重时会导致电机定子绕组、铁芯温度升高，破坏绝缘，减少电机使用寿命；导致电机、水泵的轴承箱内油温升高，轴承轴瓦温度过高，烧坏轴承轴瓦；导致水泵两侧填料函因缺少冷却润滑水，使填料和泵轴套摩擦，烧坏填料，破坏水泵的密封，水泵漏水和泵内进入空气；也会导致机组效率低下、事故停机、烧毁等事故，所以对于大型水利工程技术供水系统优化设计与改造提升显得尤为重要。同时还应重视后期人员管理措施的加强，监控设备设施的完善，这样才能保障工程正常运转。本文主要以南水北调工程作为示例，进行探讨。

大型水利工程供水系统的主要功能一般而言是对主电机、齿轮箱、轴承等设备进行冷却，保障设备运行温度在合理区间。因此，技术供水系统是十分重要的辅机系统。一旦设备内部温度过高，就会影响机械设备运转，严重时由于机组绝缘皮老化烧毁、机械设备热胀冷缩作用等，引发电气、机械设备烧毁等连带事故，影响机组安全的同时，对于工作人员生命安全也存在着隐患。

大型水利工程冷却水系统一般采用从泵站下游河道取水方式。河道内水草杂物及水生生物较多，易发生供水系统管道阻塞，致使供水母管水压力达不到要求，机组冷却不到位，危及机组安全运行，同时由于水温波动大，造成冷却效果不稳定，严重时可能影响机组正常运行。

一般泵站工程供水系统从河道下游取水口引水，采取双管口双重保障设计，管口处设置围网等简易过滤装置，经过相连的管道、供水泵、滤水装置，配送至厂区管网中，使用过的水流直接排入上游河道。

对于上述现状，最根本的问题是冷却水的质量，水内含有的水草、浮萍、生物、泥沙、杂物等都会是致使设备发生问题的根本原因。一般而言，现在的大型水利工程一般配套设置管理楼，基本配备自来水，可以通过自来水，控制好水的质量，但考虑经济性，还待商榷。

第二种研究方案便是采取静止水，与河道不参与、不相通，这便是内循环系统。但内循环系统也需要冷却，外面再加一轮外循环水，经济性是否可行？下面着重对这几种思路进行重点分析，并提供相应改造方案。根据水利工程结构的不同，可参照相关方案，结合自身实际采取优化与改造模式。

方案一：内外双循环技术供水系统设计。中心思想是参与在机组、齿轮箱等重要设备的技术供水系统构成内循环，河道不参与，与河道不相同，在厂区内部设置高位水箱，水箱中的水定期由自来水进行更换。外循环仍采取固有模式，从河道引水，排入河道，其与内循环相交处设置热交换器，即内循环给重要设备冷却，外循环给内循环冷却，即使外循环出现管道阻塞等问题，也因高位水箱和内循环封闭的特点不会对重要设备造成损害，期间可立即对外循环进行检查，如果发生堵塞，可以采取专项清理和反冲洗，更加有利于泵站机组长期稳定运行，排除故障或隐患后重新投运，基本满足工程需要。

方案二：采取新型风冷技术供水系统设计。该系统结构主要由轴瓦冷却器、连接管道、减震接头、自动放气阀、膨胀水箱及自动补水装置、增压管道泵、过滤器及一系列闸阀等组成，各元件按照一定的顺序由管道连接，系统冷却水在管道内封闭循环。轴瓦冷却器由进口压缩机、水侧换热器、风侧换热器及自动控制元件等组成，压缩机为全封闭式，内置多种保护装置，保证机组长期安全可靠运行。换热部分为波纹亲水铝翅片串紫铜管结构，特点：承压高、传热系数大、换热效率佳、结构紧凑。控制部分采用PLC微电脑可编程控制器，先进的MCU技术，机组的运行情况或故障报警内容可由文字显示，动作灵敏可靠且自动化程度高，具有多种保护功能。压缩机属高质量产品，具有寿命长、动力消耗低及维修费用低等优点。

该系统中心原理是相当于内循环系统，外循环直接为风冷机组，系统管道内冷却水封闭式强制循环，冷却水循环流动的动力来自增压管道泵，由主机泵冷却器经热交换流出的热水由增压管道泵送至冷却器，强降温再次由管道进入主机泵冷却器，使热量进行封闭式循环。这种新结构，大大增加了改造空间，可在增压管道泵进水口增加过滤装置进一步过滤水中杂质，管路进出水管上安装的两个减震接头可最大限度地减少来自增压管道泵等传来的震动，设置自动放气阀可及时排除内部气体，管道内故障引起的缺水，也可通过高位膨胀水箱进行补充。冬天，主机组停机时，可打开排水阀放尽循环水以避免由于气温下降等原因冻坏管道等元件。可现场和远方控制，控制柜采用PLC和触摸屏操作，将所有操作和信号接受485或以太网控制。新型风冷技术系统主要优点：首先系统可根据专用的冷却机组及水泵冷却器使用量和室内温度来自动决定专业的轴瓦冷却机组模块机组的使用数量（加载或卸载模块机组群的数量）；其次是消声隔震，水泵、轴瓦冷却机组均安装减震器；水泵、轴瓦冷却机组，进出口均安装法兰橡胶避震装置。

（1）重视信息化管理

我国大型水利工程在信息化的今天，基本可做到无线覆盖。可适当对供水系统增加警示系统，通过技术供水母管压力的变化下限值，提前预测机组温度的变化，采取对值班控制室以及值班手机等发出紧急警告，提醒值班人员进行现场处理，避免问题扩大。类似这种警示系统可应用于机组运行各个层面，改造相对简单，供水系统外的其他系统也可进行相应操作。

另外加强信息化设计，对于水利工程故障信号、停机信号等分级设置，全面掌握各参数上下限值，及时发现故障。最快切断开关，保障设备完好，并采取紧急故障维修，恢复工程功能。

（2）做好检查工作

一是技术供水系统投运前检查。检查供水泵外观是否完好，紧固件是否松动；电动机接线是否牢固，控制柜内断路器是否处于合闸状态，控制柜显示数据、信号灯指示功能是否正常；检查启技术供水管路是否有渗水、漏水现象。

二是加强对辅机系统技术供水系统的检查，可采取非运行期每月定期检查，运行期每日定期巡查等方式。检查供水泵三相电流是否平衡；检查供水泵管道压力是否正常；检查技术供水泵电机温度、振动是否正常，嗅电机有无焦糊味；检查各电动阀法兰处有无渗漏水现象。维护设备完好，并采取双套技术供水泵轮流运行，能够及时检查并发现问题故障，进一步保障设备可靠性。

三是通过移动巡查APP和PC端管理系统巡查。实现对技术供水系统日常巡查、定期检查、特别检查、隐患上报的管理，落实日常检查规范化等精细化管理要求。可以将技术供水系统融合移动互联、多媒体融合通信技术的一体化移动智慧画面应用，全面覆盖技术供水系统的业务管理各体系功能。移动手机终端可具备位置上报、任务接收和查看、巡查任务上报、异常及隐患处置等功能模块，辅助水利工程管理单位工作人员实现对技术供水系统运行进行检查。

（3）强化管理人员培训

管理人员应熟知整个供水系统的工作原理和要点，熟练掌握每个操作的步骤，谨慎对待闸阀的关闭与开启，重视每个参数指标的变化，保障工程运行安全。

加强对管理人员的培训教育，系统地对工程重点部位及风险点的安全措施进行宣贯和演练，保障每一位值班人员能够做到及时应对，应对有效。

综上所述，在大型水利工程工程中，供水系统尤为重要，它是整个辅机系统中的重点环节，牵一发而动全身，无论是设计、安装、管理等各个层面出现问题，都影响工程安全运行。因此，各未动工、已建成的各个水利工程，应以安全运行为纲，强化设备设施设计，落实施工安装质量，研究优化提升措施，严格人员管理行为，为工程正常、安全、稳定运行提供切实保障，确保工程效益得到有效发挥，从而推进社会繁荣稳定。