睢寧二站技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳方亮 耿 亮 蔣云杰 張 亞

（江蘇省徐州市水利建筑設(shè)計(jì)研究院 徐州 221000）

睢寧二站技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳方亮 耿 亮 蔣云杰 張 亞

（江蘇省徐州市水利建筑設(shè)計(jì)研究院 徐州 221000）

技術(shù)供水系統(tǒng)是大型泵站的重要組成部分，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行和設(shè)備損耗程度起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的技術(shù)供水方式多以開放式為主，隨著科技的發(fā)展，近幾年新興了一種循環(huán)式供水方式，這種方式相對(duì)開放式而言能夠提供更好的技術(shù)供水水質(zhì)，減少供水管路的堵塞和磨損，且后期維護(hù)方便。本文根據(jù)南水北調(diào)睢寧二站的工程特點(diǎn)，通過(guò)分析比較兩種不同技術(shù)供水方案，選定密閉循環(huán)供水方案為最終實(shí)施方案。

技術(shù)供水 睢寧二站 開放式 密閉循環(huán)供水

1 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)水利建設(shè)事業(yè)的發(fā)展以及南水北調(diào)工程的實(shí)施，各類大型泵站如雨后春筍般越來(lái)越多。主機(jī)泵作為泵站的核心，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和技術(shù)的高要求，使得與之配套的輔助設(shè)備系統(tǒng)的可靠性和安全性越來(lái)越備受關(guān)注。其中作為輔助設(shè)備系統(tǒng)重要組成部分的技術(shù)供水系統(tǒng)更是人們關(guān)注的重點(diǎn)，因?yàn)樗目煽啃院蛢?yōu)劣直接關(guān)系到泵站機(jī)組的運(yùn)行安全性及設(shè)備損耗程度。

泵站的技術(shù)供水系統(tǒng)主要指供給主機(jī)泵和某些輔助設(shè)備的冷卻、潤(rùn)滑用水，一般占全部供水量的85%左右。其主要的供水對(duì)象包括：電動(dòng)機(jī)推力軸承及上下導(dǎo)軸承油冷卻器冷卻用水；主水泵潤(rùn)滑用水；輔助設(shè)備用水。

過(guò)去大部分泵站的技術(shù)供水方式主要有兩種形式。一種是直接供水，即通過(guò)供水泵從取水口取水，冷卻水通過(guò)各個(gè)需水對(duì)象后排入下游；另一種是間接供水法，即供水泵將水送入貯水設(shè)備，再通過(guò)供水管道供給各個(gè)需水設(shè)備，然后排入下游。這兩種供水法都屬于開放式供水，供水泵抽上來(lái)的水不重復(fù)使用。近年來(lái)又出現(xiàn)了一種新型的循環(huán)式技術(shù)供水系統(tǒng)，并已有泵站進(jìn)行了使用，如：無(wú)錫城市防洪九里河、伯瀆港樞紐和嚴(yán)埭港樞紐。這種系統(tǒng)冷卻水通過(guò)各個(gè)需水對(duì)象后進(jìn)入冷卻排或強(qiáng)制冷卻裝置，重新冷卻后由供水泵抽取再次供給需水對(duì)象循環(huán)使用，這種循環(huán)式系統(tǒng)又分為密閉式和非密閉式。

2 工程概況

南水北調(diào)工程是解決我國(guó)北方地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺問題的重大戰(zhàn)略舉措，從20世紀(jì)50年代至今，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的研究，規(guī)劃確定分別從長(zhǎng)江下、中、上游向北方調(diào)水的南水北調(diào)東、中、西三條調(diào)水線路，與長(zhǎng)江、黃河、淮河、海河形成相互連通的"四橫三縱"的總體格局。

東線工程從江蘇省揚(yáng)州附近長(zhǎng)江下游干流引水，利用京杭運(yùn)河及其他平行河道逐級(jí)提水北送，向黃淮海平原東部地區(qū)和膠東半島供水。第一期工程首先調(diào)水到山東半島和魯北地區(qū)，供水目標(biāo)是沿線城市及工業(yè)用水，兼顧一部分農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境用水。

南水北調(diào)東線第一期工程利用江蘇省江水北調(diào)工程現(xiàn)有7處14座泵站，新建21座泵站，分13個(gè)梯級(jí)抽調(diào)江水送入東平湖。出東平湖后分兩路輸水：一路向北穿黃河后經(jīng)小運(yùn)河接七一、六五河自流到德州大屯水庫(kù)；另一路向東開挖膠東輸水干線西段河道輸水至引黃濟(jì)青干渠，再經(jīng)山東省規(guī)劃建設(shè)的膠東地區(qū)應(yīng)急調(diào)水工程送水至威海市米山水庫(kù)。

睢寧站工程是南水北調(diào)東線工程的第五級(jí)泵站，位于江蘇省徐州市睢寧縣沙集鎮(zhèn)境內(nèi)的徐洪河線路上，地處東經(jīng)118°07′26.5"，北緯33°53′23"。該站的主要作用是通過(guò)徐洪河抽引泗洪站來(lái)水，沿徐洪河向北輸送到邳州站，再由邳州站向東經(jīng)房亭河調(diào)入中運(yùn)河。睢寧站現(xiàn)狀規(guī)模為設(shè)計(jì)流量50m3/s，建于1993年，安裝5臺(tái)套1.8m導(dǎo)葉式混流泵，配1600kW同步電機(jī)，根據(jù)南水北調(diào)東線一期規(guī)劃，睢寧站的設(shè)計(jì)流量110m3/s，因此需新建睢寧二站，泵站設(shè)計(jì)流量60m3/s，設(shè)計(jì)水位站上21.60m（廢黃河高程），站下13.30m，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程8.30m，平均凈揚(yáng)程7.80m。根據(jù)總體規(guī)劃，睢寧二站設(shè)計(jì)流量為60 m3/s，設(shè)計(jì)水位站上21.60m，站下13.30m，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程8.30m，平均凈揚(yáng)程7.80m。選用2600HDQ20-9立式導(dǎo)葉混流泵4臺(tái)套（含備機(jī)1臺(tái)套），單機(jī)設(shè)計(jì)流量20 m3/s，水泵葉輪直徑2600mm，水泵轉(zhuǎn)速150r/min，配3000kW立式同步電機(jī)4臺(tái)，總裝機(jī)容量12000kW，額定電壓10kV。泵站裝置采用肘型流道進(jìn)水和虹吸式出水流道。

3 技術(shù)供水方案比選

3.1 供水對(duì)象

根據(jù)水泵型號(hào)和泵站特點(diǎn)，該泵站技術(shù)供水對(duì)象有：電機(jī)推力軸承及上下導(dǎo)軸承油冷卻器冷卻用水、油壓裝置冷卻器用水和水環(huán)式真空泵用水。根據(jù)有關(guān)資料計(jì)算，電機(jī)冷卻器用水量10 m3/h，冷卻器進(jìn)口水壓0.2MPa，低壓空壓機(jī)冷卻用水及其他用水量約1 m3/h，總用水量為41 m3/h。

3.2 水質(zhì)要求

該泵站各用水對(duì)象對(duì)水質(zhì)有較高要求：為避免堵塞和磨損供水管道及其配件，水中應(yīng)不含漂浮物；泥沙平均粒徑最大不得超過(guò)0.1mm，水中粒徑在0.0025mm以上的含沙應(yīng)不超過(guò)含沙量的5%；為避免主管道及冷卻器內(nèi)形成水垢，致使傳熱效果不良，冷卻水應(yīng)是軟水，暫時(shí)硬度不宜大于8～12德國(guó)度；冷卻水的pH值應(yīng)呈中性，以防止對(duì)管路與用水設(shè)備的腐蝕。

3.3 方案比選

方案一：開放式技術(shù)供水

選用兩臺(tái)離心供水泵從站下取水，1臺(tái)工作，1臺(tái)備用，型號(hào)為SLS100-200B。冷卻水通過(guò)止回閥和濾水器后到達(dá)各個(gè)需水對(duì)象。同時(shí)建造一個(gè)高位水塔，采用深井泵抽取地下水供給水塔，然后由水塔向各個(gè)需水對(duì)象供水，水塔供水管路為備用管路。使用過(guò)的冷卻水匯入排水母管排入站下。供水系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 開放式技術(shù)供水系統(tǒng)圖

方案二：封閉循環(huán)式技術(shù)供水

建造高位水箱一只，利用水箱的水作為主機(jī)組技術(shù)供水的水源。選用三臺(tái)循環(huán)供水泵（Q=50m3/h，H=35m，N=7.5kW）將循環(huán)使用的冷卻水加壓后至冷水機(jī)組（ZWLQ-20）冷卻，再次供給各個(gè)需水對(duì)象，如此循環(huán)往復(fù)。供水系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 密閉循環(huán)式技術(shù)供水系統(tǒng)圖

對(duì)于第一種方案，其技術(shù)較為成熟，但是由于睢寧地區(qū)水質(zhì)不是很好，汛期水草等漂浮污物較多，如采用第一種方案，有可能會(huì)出現(xiàn)漂浮物進(jìn)入冷卻水管，導(dǎo)致濾水器堵塞，供水壓力不夠，影響水泵運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至有可能導(dǎo)致停機(jī)檢修，后期運(yùn)行維護(hù)非常困難。

對(duì)于第二種方案，其主要特點(diǎn)是取水方便，水質(zhì)有保證，水中無(wú)泥沙、漂浮物，不結(jié)垢、不長(zhǎng)水生物，確保了機(jī)組冷卻水供水暢通，不會(huì)因冷卻水減少而影響機(jī)組運(yùn)行。管道中水的損失靠水箱補(bǔ)給。

比較而言第二種方案更適合該泵站的實(shí)際情況，因此選用第二種密閉循環(huán)式供水系統(tǒng)為最終方案。所選設(shè)備型號(hào)如下：循環(huán)供水泵3臺(tái)（Q=50 m3/h，H=35m，N=7.5kW）1用2備；冷水機(jī)組（ZWLQ-20）3臺(tái)；DN100電磁流量計(jì)3只；DN50電磁流量計(jì)4只；DN25電磁流量計(jì)4只；壓力表（Y-100）14只；壓力傳感器（0～0.6MPa 4～20mA）7只；溫度傳感器2只；溫度計(jì)2只；儀表三通旋塞24只；止回閥（H41X-10 DN100）3只；調(diào)節(jié)閥（TJ40T-10 DN100）3只；DN100閥門5只；DN65不銹鋼閥門5只；DN65閘閥4只；DN50閥門16只；DN25閥門42只；排氣閥7只；高位補(bǔ)水箱（0.5 m3）1只；DN100柔性接頭8只；DN65柔性接頭6只；DN100法蘭悶板2只；系統(tǒng)排水（供、回水）軟管2根；各種管徑鍍鋅鋼管總長(zhǎng)約340m。

4 結(jié)語(yǔ)

技術(shù)供水的可靠性直接關(guān)系到主機(jī)泵組的運(yùn)行安全，不同的技術(shù)供水模式運(yùn)行成本可靠性差異較大。就睢寧二站而言，根據(jù)泵站特點(diǎn)，通過(guò)兩種技術(shù)供水方式的比較，認(rèn)為密閉循環(huán)式技術(shù)供水系統(tǒng)比傳統(tǒng)的開敞式技術(shù)供水系統(tǒng)更適合該泵站，前者具有更好的實(shí)用和可靠性。當(dāng)然在其他工程的實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)結(jié)合泵站自身的具體情況，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后再選擇最適合的技術(shù)供水方式，以保證泵站的安全運(yùn)行■

（專欄編輯：顧 梅）