谈油冷机组在泵站运行中的应用成效

牟忠善，姜延国，李典基

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南 250109）

八里湾泵站枢纽工程是南水北调东线工程的第十三级泵站。一期设计调水流量为100 m3/s，设计水位站上40.90 m（85国家高程基准，下同），站下36.12 m，设计净扬程4.78 m，平均净扬程4.15 m。泵站采用堤身式、正向进、出水布置，主要建筑物由泵房（包括副厂房、安装间）、清污机桥、进出水池、进出水渠、公路桥等组成。泵站装机流量133.6 m3/s，安装轴流泵4台，其中备机1台，配额定功率为2 800 kW的同步电机4台，总装机1.12万kW。主泵房为整体块基型结构，底板最低底高程24.34 m厂房顶高程72.35 m。

1 机组电机冷却系统概况

八里湾泵站1#同步电机功率为2 800 kW，电机电压10 kV，额定转速为115.4 r/min，单机流量为33.4 m3/s，设计净扬程4.78 m，电机厂家是上海电机厂。油缸设计冷却方式为技术供水系统冷却，供水泵在出水池取水，经技术供水系统管路及附属设备从电机进水管进入油缸冷却器，在冷却器中的换热管流动，油缸中的润滑油油与铜管内的冷却水进行热交换，温度得到降低，从排水管流出，达到冷却的目的。

2 传统水冷却系统存在的问题

八里湾泵站技术供水取自出水池，经水泵、管路、闸阀等给机组冷却器供水。东平湖水含水草、泥沙、浮游生物等较多，长期使用会导致滤水箱堵塞、管路污垢、闸阀锈蚀等，影响技术供水冷却效果，对供水系统损害较大。目前，经过多次改造，虽然增加滤水箱、滤水机等设备，大颗粒、小鱼虾、杂草等可以过滤掉，但是细小泥沙的问题还是解决不了。目前，大部分的泵站都有传统的水冷却系统，面临的问题也都大同小异，归结起来有以下几点：

1）水源水质差，容易形成污垢，堵塞管道及滤水设备，供水压力不足。

2）整套系统设备较多，管路走向复杂，运行维护工作量大，水头损失大，系统运行效率较低。

3）水质较差，长时间运行，管路及冷却器铜管内会产生水垢，影响降温散热效果。

4）停机后油缸冷却器铜管内积水不易排出，如遇极寒天气，厂房温度低，容易冻坏冷却器铜管。铜管冻裂后，油缸内润滑油就顺着冻坏的铜管流入技术供水管路中，产生较大的安全隐患。

5）技术供水系统技术成熟，方便操作，运行成本较低。

3 油冷系统与水冷系统运行参数对比

为了检验1#机组油冷系统改造后运行效果，2021年1月27日11:30，1#电机冷却系统切换到油冷系统投。油冷机设置温度为35℃，运行至下午7时左右，同步电机运行平稳，油缸、瓦温等参数正常。下面是同时段原有技术供水和有冷却系统运行过程中上位机采集到的推力瓦温度做对比情况。

经过1#机组油冷系统和水冷系统投入运行对比发现，使用油冷系统时最低温度值为45℃，水冷系统最高温度为50℃，推力瓦温度在使用油冷系统后有明显的下降。如油温设置再低一点，再加上后期油冷机组自动化完善后，长时间运行效果还会更加明显。

表1 1#机组油冷系统运行时推力瓦温度℃

表2 1#机组水冷系统运行时推力瓦温度（同时间点采集）℃

表3 两套冷却系统温度值对比（同时段）℃

4 油冷机组的特点

八里湾泵站1#同步电机在原有技术供水基础上增加了一套油冷却系统，其主要工作方式为，上、下油缸各设置一台双压缩机油冷却设备，经高压管路接上、下油缸的进、回油管，形成闭合管路。根据外界温度、机组负荷等要求，设置完需要的温度值，启动油冷机，油缸中的润滑油油经冷却设备循环，从而达到降温的目的。结合油冷系统的结构和工作情况，其有下几个特点：

1）油冷系统管路布置简单，采用软质高压油管，安装简易。

2）采用优质进口油泵，压力大，稳定性高，恒久耐用。

3）可以根据机组负荷、季节、环境温度等因素，设置需要的工作温度，运行更加可靠。

4）改善电机油质、推力瓦、导轴承瓦等设备的温度环境，可以提高设备使用寿命。

5）温度控制可以在20～45℃之间调节，操作方便。

6）油冷机自带的完善的电器保护系统，具有缺相保护、电流过载保护、高低压保护等确保机组正常运行。

通过油冷系统与传统技术供水系统在1#机组运行中推力瓦温度数据对比来看，冷却效果还是很明显的。目前南水北调大型泵站运行方式下，这两套系统同时存在互为备用，对机组的安全运行起到了保障作用。结合这两套冷却系统的特点，在以后运行中再积累更多的经验，为今后在南水北调大型泵站中的应用提供更多的技术支持。