淮安抽水一站供水系统改造分析

武春辉 朱淮明 仲子夜

(江苏省灌溉总渠管理处，江苏 淮安 223200)

1 概 述

淮安抽水一站管理所位于江苏省淮安市淮安区漕运镇总渠大院内。抽水一站于1974年3月建成，原设计流量60m3/s，装有8台64ZLB-50型立式半调节轴流泵，配TDL-215/31-24型立式同步电机，总装机容量为6400kW。水泵采用肘形进水流道，平直出水管流道。出水流道口采用拍门断流，设有油压启闭快速事故门(检修门)。主机采用强电就地控制方式，并设有低电压、过电流、零励磁三种主保护，所用6kW电源由淮安抽水站变电所接引。

2001年5月22日—2002年8月1日该站进行了更新改造。主要项目为：更换所有主电机、主水泵及相配套油、水等辅机系统设备；更换所有高压柜、低压柜及线缆；增加EC2000自动化监测系统；增设强迫通风系统；将断流方式由拍门改为快速闸门以及相关土建改造，泵站设计扬程为4.89m，安装8台1750ZLQ-11.2-5.3型立式全调节轴流泵，设计总流量为89.6m3/s，配套TL1000-24/2150型立式同步电机，总装机容量为8000kW。工程于2005年5月通过竣工验收。

自2001年工程加固改造以来，管理单位对所管工程设备进行了多次维护改造。2018年12月27日对淮安一站工程进行了安全鉴定，机电设备安全类别为三类，金属结构为二类，建筑物评为二类，综合评定为三类泵站。

2 淮安一站技术供水运行中存在的问题

淮安抽水一站供水系统改造前的供水方式是通过2台放置于水泵层的卧式单级离心泵(型号为KQW150/315-30/4，一用一备)，从上游河道取水，送至厂房顶的水塔，然后通过水压力差对每台机组进行供水。此种供水方式存在一定问题。

2.1 水口滤网经常堵塞

由于从上游河道取水，水塔出水口滤网经常发生堵塞或者出水不足现象，需要经常进行清理，且水塔内淤积较重，也需要定期进行清淤，这些不稳定因素对于长期运行的机组有一定的安全隐患。

2.2 油冷却器的进出水管道口经常堵塞

油冷却器的进出水管道口、弯头等经常发生堵塞，需要停机拆卸进出水管道，清理管道中的塑料带、淤泥、小木方、螺丝等杂物，但是效果并不明显，经常是疏通后隔几天后又会发生堵塞，特别是抗旱期间长期运行时，不允许经常停机检修，而且这样的方法也不能从源头上解决问题。

2.3 水压与流量达不到油缸冷却要求

淮安抽水一站立式同步电机要求上、下机架油槽油冷却器工作水压不超过0.2MPa，但是基本上堵塞的管道出水压力很小，几乎接近0.02MPa，没有足够的水流，导致管道越来越堵，最后堵死管道，使油冷却器起不到冷却降温效果。

2.4 无法控制每台机组油冷却器的进水温度

设备厂家要求进水温度不高于28℃，而实际情况是夏季时，进水管道内水温普遍可达到30℃左右，超过规定范围，导致油冷却器达不到很好的降温效果，影响机组长期安全运行。

2.5 油冷却器铜管内壁摩擦大

由于上游河道内杂物、垃圾、泥沙较多，且水质状况较差，在对机组进行冷却供水时，由于长时间不间断的连续运行，水管内大量泥沙、杂质与油冷却器铜管内壁的摩擦不断增加，导致油缸内冷却器发生穿孔现象，造成油缸内进水或油位下降,导致机组安全事故发生，严重影响机组安全运行。淮安抽水一站两台机组都存在这种现象，油冷却器发生穿孔后，必须立即停机检修，将机组油缸进行拆卸，放掉油缸内润滑油，拆卸并更换新油冷却器，检修工作量增加，如果发现不及时，会导致烧瓦等其他机组安全运行事故发生。

3 采用水冷空调机组进行技术供水系统改造

3.1 方案的选择

采用专业的ZWLQ-20型轴瓦冷却器制冷冷却系统，冷却采用全封闭式系统，不受水质影响，同时进水水温根据机组运行负荷无级调节，冷却效果稳定，运行可靠性高，具有较好的经济效益。轴瓦冷却器作为一个独立的系统，可以根据电机轴承的温度(反映在“回水温度”参数上)，CPU据此及时调整制冷能力，实现闭路循环，提高自动控制水平和运行可靠性(见图1)。

图1 改造后的冷却系统

3.2 工作原理

系统主要功能是：按设备要求提供每台机组电机和上下导瓦、推力瓦等所需要冷却水量、水压并使冷却水循环使用。

首先控制柜预设(可修改)不同使用条件所需不同的用水量，由流量传感器检测水量，以此控制电动流量调节阀的开度，使流量满足控制柜设定值。

循环系统出水管网采用压力传感器向控制柜反馈信号，通过变频器控制水泵电机的频率，保证出水管网压力满足要求，使压力稳定、可靠。

当循环系统内部循环水渗漏或减少时，稳流罐电极低水位传感器通知控制柜打开电磁补水阀，对系统补充水量。

3.3 特点

循环冷却水由流量与压力同时控制，可同时满足使用要求，并安全可靠平稳运行；充分利用回水管网压力，出口管网压力差多少就补多少，比改造前的供水系统节能高效；该设备由全自动智能化控制器控制，根据用水量自行进行调节，根据要求对轴瓦冷却机组进行运行和温度调节；设备全封闭运行，消除水源污染、垃圾等问题；电气设备保护功能齐全，具有过载、短路、过压、欠压、缺相、过流、短路、水源缺水等自动保护功能，在异常情况下能够及时进行信号报警、自检、故障判断等；多台泵组均能可靠地实现软启动，使电网和管网免受冲击，并且轮流运转，大大延长了水泵及电机的使用寿命。

3.4 控制系统简介

冷却循环变频控制系统由2台循环水泵、1个补水箱及相应测控元件组成，与3台轴瓦冷却器以Modbus RS485通信方式进行连接，采用一套自动控制系统进行控制。该系统运行模式为单冷型，温度控制对象为总回水温度控制。

3.5 系统功能

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，主机泵冷却器经热交换流出的热水由增压管道泵送至ZWLQ-20型轴瓦冷却器，强降温后再次由管道进入主机泵冷却器，使热量进行封闭式循环。安装在增压管道泵进水口的过滤器可以滤去管路冷却系统中的杂质，杂质可以很方便地由人工操作取出。当管道中由于某些原因而导致冷却水减少时，膨胀水箱内的水由补水装置向管道自动补水。

当外界气温改变或其他原因导致管道内产生气体时，自动放气阀工作，将产生的气体从管道中排出，从而杜绝了水泵汽蚀与换热效果欠佳等情况的产生。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，有效地排除对ZWLQ-20型轴瓦冷却器产生震动而带来损害。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。

ZWLQ-20型轴瓦冷却器，可使用由10个控制器组成的一个模块化网络控制系统，模块化控制器同时控制两台压缩机和一台增压管道泵，各部分均采用RS485通信接口连接。该系统选用的运行模式为单冷型，温度控制对象为总回水温度控制。

4 改造后效果分析

淮安抽水一站技术供水系统改造于2020年4月8日，调试结束后投入运行。

经过一段时间开机运行，发现推力瓦温度有明显降低，往年4月份开机运行时，推力瓦温度在45℃左右，改为空冷机循环供水后，同一台机组的推力瓦温度在37℃左右，且油缸温度、导瓦温度也有不同程度的降低，现在可控制每台机组进水压力、流量、温度，没有发生过管道堵塞等现象，循环水系统运行情况良好，达到了良好的降温效果。淮安抽水一站技术供水系统改造后，上下油缸、轴瓦等降温效果明显，系统运行稳定，为今后泵站机组的安全运行提供了保障。