淺談淮安四站電機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù)

馬樹(shù)齊 盧 飛

淺談淮安四站電機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù)

馬樹(shù)齊 盧 飛

一、概述

淮安四站是南水北調(diào)東線(xiàn)一期工程的第二梯級(jí)泵站，位于江蘇省淮安市淮安區(qū)三堡鄉(xiāng)境內(nèi)，里運(yùn)河與灌溉總渠交匯處。泵站安裝4臺(tái)葉輪直徑2.9m的全調(diào)節(jié)立式軸流泵機(jī)組，單機(jī)流量33.4m3/s，配套電機(jī)功率2500kW，設(shè)計(jì)規(guī)模為100m3/s，總裝機(jī)容量為10000kW。泵站采用肘形流道進(jìn)水、平直管出水，快速閘門(mén)斷流。每臺(tái)機(jī)組獨(dú)立安裝一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為機(jī)組冷卻器供應(yīng)冷卻水，電機(jī)油冷卻器出口的高溫水通過(guò)預(yù)埋管道進(jìn)入安裝于出水流道內(nèi)的不銹鋼冷卻水管，出水流道冷卻后的低溫水經(jīng)供水泵加壓后進(jìn)入用水設(shè)備。每套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)選用2臺(tái)DFG50-160B/2/1.5型供水泵進(jìn)行增壓，互為備用。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

淮安四站電機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用封閉式循環(huán)供水方式，主要由冷卻設(shè)備、水泵、管道及監(jiān)控等設(shè)備組成。

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

淮安四站電機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻設(shè)備結(jié)合淮安四站采用的肘形流道進(jìn)水平直管出水設(shè)計(jì)，在出水流道導(dǎo)流墩至事故閘門(mén)之間的平坦閘底板上，安裝一組DN50不銹鋼冷卻水管，冷卻水管布置詳見(jiàn)圖1。水管采用平行盤(pán)旋安裝，由7根單長(zhǎng)6.1m的不銹鋼鋼管組成，形成全長(zhǎng)43m的冷卻水散熱管組，管道之間采用不銹鋼法蘭聯(lián)接，紅紙板密封止水。閘底板上垂直水流方向間隔1.1m安裝一根Ⅰ型支架，采用不銹鋼化學(xué)螺栓固定在閘底板上，支架上安裝不銹鋼U形卡箍固定散熱管道。

每臺(tái)機(jī)組循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安裝有2臺(tái)互為備用的DFG50-160B/2/1.5型供水泵，置于水泵層。電機(jī)油缸冷卻器的高溫水進(jìn)入管道內(nèi)，通過(guò)管道與流道出水水流熱交換降低水溫，冷卻后的低溫水經(jīng)供水泵加壓后進(jìn)入用水設(shè)備，如此不斷

地進(jìn)行循環(huán)。每臺(tái)機(jī)組獨(dú)立的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)使用供水母管相互聯(lián)接，正常時(shí)閥門(mén)常閉，各套系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，遇有一套不能正常工作時(shí)可開(kāi)啟閥門(mén)，由其他機(jī)組供水泵供應(yīng)冷卻水，以提高系統(tǒng)的可靠性。此外，每套冷卻水系統(tǒng)安裝一套補(bǔ)水裝置，由安裝在屋頂?shù)膬?chǔ)水箱、自來(lái)水增壓泵、管道閘閥等組成，主要用于向循環(huán)管道內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)水，當(dāng)管道內(nèi)循環(huán)水遇有滲漏儲(chǔ)量不足時(shí)打開(kāi)補(bǔ)水閥進(jìn)行補(bǔ)水。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)管道主要由預(yù)設(shè)管道、冷卻管道和連接管道組成。預(yù)設(shè)管道分為水泵層至流道預(yù)埋的管道和水泵層至電機(jī)層安裝的管道；冷卻管道即為安裝于出水流道用于熱交換的不銹鋼管組；連接管道連接預(yù)設(shè)管道和冷卻管道以及供水泵，并保證系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行或備用運(yùn)行。

為滿(mǎn)足泵站運(yùn)行自動(dòng)化控制要求，每套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在電機(jī)冷卻器進(jìn)水口和出水口均安裝有溫度傳感器，即時(shí)測(cè)量水溫并將信號(hào)送至機(jī)組PLC裝置。每套系統(tǒng)出水口管道還安裝有流量計(jì)，用于檢查冷卻水的供水流量?；窗菜恼狙h(huán)冷卻水系統(tǒng)流量一般控制在4.5～5.5m3/h之間，同時(shí)流量計(jì)通過(guò)開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳遞到PLC裝置。系統(tǒng)的溫度和流量信號(hào)通過(guò)PLC發(fā)送上位機(jī)，泵站運(yùn)行管理人員通過(guò)上位機(jī)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控。

2.系統(tǒng)特點(diǎn)

大型泵站同步電機(jī)油缸冷卻器的冷卻水系統(tǒng)一般有非循環(huán)式、循環(huán)式兩類(lèi)，其中非循環(huán)式分為河道取水和市政供水兩種，循環(huán)式分開(kāi)敞式、封閉式兩種。一般大型泵站常采用離心泵抽取上下游河道水，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器（早期也有的泵站不使用過(guò)濾器，而只在取水口安裝濾網(wǎng)），通過(guò)供水母管給每臺(tái)機(jī)組供水。優(yōu)點(diǎn)是安裝較簡(jiǎn)單，造價(jià)低，維護(hù)方便。缺點(diǎn)是取水口經(jīng)常被水草、雜物、水生物堵塞，造成冷卻水供水量不足，需要定期進(jìn)行清理；同時(shí)水中含有泥沙等雜質(zhì)，長(zhǎng)期運(yùn)行對(duì)冷卻器磨損較大，甚至可能磨通冷卻器導(dǎo)致油缸內(nèi)透平油受負(fù)壓作用漏光?；窗菜恼静捎梅忾]循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)明顯，沒(méi)有河道供水取水口堵塞的問(wèn)題，由于采用清潔、循環(huán)的自來(lái)水，對(duì)冷卻水磨損的降到最低且用水量小。因冷卻管道安裝在出水流道內(nèi)受泵站出水水流沖擊，底板固定易出現(xiàn)松動(dòng)后，可能會(huì)造成管道移位、接頭漏水破壞循環(huán)等情況，需要進(jìn)行檢查維護(hù)，檢查維護(hù)需要關(guān)閉閘門(mén)排空流道，維護(hù)不夠方便。

三、運(yùn)行維護(hù)

淮安四站建成后兩次投入抗旱運(yùn)行、一次投入南水北調(diào)運(yùn)行，累計(jì)運(yùn)行8180臺(tái)時(shí)、抽水8.670億m3，封閉循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為淮安四站安全可靠運(yùn)行和發(fā)揮效益提供了保障。

1.系統(tǒng)運(yùn)行

泵站開(kāi)機(jī)運(yùn)行前，檢查并開(kāi)啟技術(shù)供水系統(tǒng)是重要工作之一。供水泵啟動(dòng)前先打開(kāi)補(bǔ)水閥，合上供水泵總電源開(kāi)關(guān)，合上供水泵現(xiàn)地控制箱電源，開(kāi)啟供水泵進(jìn)、出水閘閥，啟動(dòng)機(jī)組1#或2#供水泵，檢查供水母管工作壓力，機(jī)組上下油缸供水壓力在0.2MPa左右，流量為4.5～5.5m3/s；檢查進(jìn)出水管路、各閘閥開(kāi)閉位置是否正確，連接應(yīng)無(wú)漏水、無(wú)漏氣現(xiàn)象；根據(jù)需要將手柄打在手動(dòng)或自動(dòng)位（手動(dòng)位由現(xiàn)地控制，自動(dòng)位由上位機(jī)控制）。泵站開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理工作運(yùn)行。泵站中央控制室值班人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)冷卻水系統(tǒng)的溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)，運(yùn)行值班人員按照有關(guān)規(guī)程和檢查巡視制度對(duì)技術(shù)供水系統(tǒng)每隔1h進(jìn)行巡視檢查，記錄現(xiàn)場(chǎng)儀表顯示的溫度、壓力和流量等數(shù)值。如冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)供水泵故障、漏水等情況時(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查或上位機(jī)故障報(bào)警即可發(fā)現(xiàn)，可采用備用供水泵或其他機(jī)組供水泵供水，以確保冷卻水系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

2.檢查維護(hù)

淮安四站循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的檢查維護(hù)主要有日常檢查、定期檢查和故障維修幾種。

日常檢查中采用每周一次試運(yùn)行檢查的方式，檢查供水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和循環(huán)管道的密封情況。水泵開(kāi)啟后檢查供水壓力及供水流量，如果供水流量水壓均很低，可判斷管道內(nèi)水量不足，須打開(kāi)補(bǔ)水閥補(bǔ)水；如果補(bǔ)水1h后運(yùn)行壓力和流量仍不足，循環(huán)管道可能出現(xiàn)漏水，需要進(jìn)一步的檢查和維修。

除了日常檢查外，每年汛前都會(huì)對(duì)冷卻水管開(kāi)展水下檢查。檢查時(shí)將機(jī)組的檢修閘門(mén)放下，同時(shí)鎖定處于關(guān)閉狀態(tài)的兩道快速閘門(mén)，放下潛水泵排空出水流道內(nèi)的積水后進(jìn)入流道內(nèi)檢查冷卻水管情況。

圖1 冷卻水管平面布置圖

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷卻水管安裝于出水流道的底板上，管道和固定件始終置于水下。機(jī)組運(yùn)行時(shí)受水流的沖力較大，長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)一旦出現(xiàn)管道松動(dòng)就可能造成管道接口密閉失效，淮安四站在運(yùn)行時(shí)曾因冷卻水管固定不牢致管道漏水造成個(gè)別機(jī)組冷卻水系統(tǒng)無(wú)法使

用。開(kāi)機(jī)運(yùn)行結(jié)束后，進(jìn)入出水流道檢查發(fā)現(xiàn)固定于底板的支架與管道之間的U形卡扣斷裂，導(dǎo)致冷卻水管松動(dòng)，在水流的巨大能量沖擊下，部分管道移位變形甚至損壞。管理單位針對(duì)故障情況，提出了維修加固方案。利用原有與底板連接的不銹鋼支架基礎(chǔ)，對(duì)松動(dòng)支架重新進(jìn)行安裝固定，取消原有單個(gè)的U形卡扣，采用5mm不銹鋼鋼板制作的整體卡扣，管道安裝好后直接將整體卡扣焊接在支架上，管道經(jīng)過(guò)卡板時(shí)點(diǎn)焊固定。每臺(tái)機(jī)組冷卻水管道經(jīng)過(guò)維修加固后，整體性和強(qiáng)度大大提高。2012年抗旱運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)水下檢查，流道冷卻水管狀況完好。

四、結(jié)語(yǔ)

過(guò)去的泵站電機(jī)冷卻水一貫采用抽取上下游河道水直供的方式，取水口經(jīng)常被堵塞易造成冷卻水量不足，危及機(jī)組安全?；窗菜恼痉忾]循環(huán)冷卻水系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、可靠，每臺(tái)機(jī)組單獨(dú)運(yùn)行，降低了運(yùn)行管理成本，延長(zhǎng)了油冷卻器的使用壽命，降低了供水系統(tǒng)的耗電量，改進(jìn)了循環(huán)供水方式中散熱器放置于上游河道不便檢修等問(wèn)題，提高了主機(jī)冷卻系統(tǒng)的可靠性，充分發(fā)揮了泵站的工程效益■

（作者單位：江蘇省灌溉總渠管理處223200）