大浦抽水站技術(shù)供水系統(tǒng)循環(huán)供水改造及應(yīng)用

（1．連云港市臨洪水利工程管理處，江蘇 連云港 222000；2．徐州水利工程建設(shè)有限公司，江蘇 徐州 221006）

1 工程概述

大浦抽水站位于江蘇省連云港市海州區(qū)北郊，是以排澇為主的泵站。在外來(lái)高水行洪擠占大浦河澇水排泄出路時(shí)，搶排市區(qū)澇水，為市區(qū)防洪排澇提供強(qiáng)排工程保障。實(shí)現(xiàn)抽排大浦河流域122 km2的洪水內(nèi)澇、在新沭河高水位行洪時(shí)強(qiáng)排市區(qū)澇水的中型泵站工程。泵站裝有1600ZLB-11.2-5 型立式軸流泵，配套TL800-20/2150 型800 kW 同步電機(jī)6 臺(tái)套（含一臺(tái)備用機(jī)），總裝機(jī)容量4 800 kW，總流量48.0 m3/s[2]。

2 技術(shù)供水的要求

技術(shù)供水對(duì)象是主電機(jī)上下油箱冷卻器用水、水泵填料函潤(rùn)滑用水、水泵導(dǎo)軸承潤(rùn)滑用水、站內(nèi)生活用水及輔機(jī)用水。工程運(yùn)行期在每年主汛期，季節(jié)性較強(qiáng)，年利用時(shí)間較短。依據(jù)工程設(shè)備用水量及水壓要求：主機(jī)泵上、下油箱冷卻器用水量10 m3/h，水壓0.15 MPa~0.2 MPa，全站6 臺(tái)機(jī)組全部運(yùn)行時(shí)用水量為60 m3/h。

水泵導(dǎo)軸承潤(rùn)滑冷卻用水量2.0 m3/h，水壓0.15 MPa~0.2 MPa，全站6 臺(tái)機(jī)組全部運(yùn)行時(shí)用水量為12 m3/h。水泵填料函潤(rùn)滑冷卻用水量1.5 m3/h，水壓0.15 MPa~0.2 MPa，全站6 臺(tái)機(jī)組全部運(yùn)行時(shí)用水量為9 m3/h。站內(nèi)生活用水及輔輔助設(shè)備用水量3 m3/h，全站6 臺(tái)機(jī)組全部運(yùn)行時(shí)總用水量為84 m3/h[3]。從上述數(shù)據(jù)看，泵站技術(shù)供水用水量約占整個(gè)供水系統(tǒng)的85%左右，在機(jī)組運(yùn)行中若技術(shù)供水出現(xiàn)故障而中斷供水5 min，水泵導(dǎo)軸承缺水潤(rùn)滑就會(huì)干摩擦而損壞，會(huì)使機(jī)組主軸運(yùn)轉(zhuǎn)偏心，而產(chǎn)生超規(guī)機(jī)組抖動(dòng)，隨著斷水時(shí)間延長(zhǎng)，水泵的推力軸瓦因失去外部循環(huán)水的冷卻溫度升高而造成軸瓦鏡面耐磨材料損壞，所以，技術(shù)供水是保證泵站機(jī)組正常、安全運(yùn)行的首要條件。

3 原技術(shù)供水方案選擇

大浦抽水站工程處河道是連云港市區(qū)的主要排污河道，水質(zhì)無(wú)法作為技術(shù)供水水源，因此，只能接入市政管網(wǎng)自來(lái)水或采取地下水來(lái)作為機(jī)組技術(shù)供水水源。一是外接入市政管網(wǎng)自來(lái)水，可以很好地保證水源、水質(zhì)，缺點(diǎn)是泵站工程所處市區(qū)北郊區(qū)管網(wǎng)供水線路較長(zhǎng)，加之城市自來(lái)水管網(wǎng)老化，每年夏季用水高峰，在主汛期水源的可靠性無(wú)法保證。二是鑿井抽取地下水，通過對(duì)水質(zhì)檢驗(yàn)，所含硫酸鹽質(zhì)量濃度為450.8 mg/L，溶解性總固體質(zhì)量濃度為27 083 mg/L，pH值為7.2，氧化物質(zhì)量濃度為14 165.8 mg/L[4]，從檢測(cè)結(jié)果看短期作為泵站技術(shù)供水水源是可行的。由于，泵站每年運(yùn)行時(shí)間較短。井內(nèi)水源得不到及時(shí)抽取和更換，水質(zhì)和水量的可靠性無(wú)法滿足技術(shù)供水水源要求。且長(zhǎng)期使用經(jīng)污染的地下水會(huì)對(duì)泵站設(shè)備造成腐蝕，會(huì)直接影響機(jī)組運(yùn)行，進(jìn)而釀成工程重大事故。從2010 年開始已經(jīng)停止使用地下水作為技術(shù)供水水源。在管理區(qū)內(nèi)開挖1 000 m3水塘作為備用水，從運(yùn)行效果來(lái)看，其沒有天然來(lái)水和達(dá)標(biāo)水源補(bǔ)給，也無(wú)法作為備用水源使用，現(xiàn)改為管理所院內(nèi)景觀池塘使用。因此，外接入城市管網(wǎng)自來(lái)水為泵站主要水源，也是大浦抽水站技術(shù)供水水源。雖然管理所內(nèi)現(xiàn)有的200 m3蓄水池蓄水配合接入自來(lái)水水源來(lái)調(diào)節(jié)，并采用變頻恒壓供水設(shè)備來(lái)對(duì)泵站技術(shù)供水，但每年機(jī)組運(yùn)行時(shí)備水時(shí)間還是較長(zhǎng)，加之長(zhǎng)距離管道供水，常出現(xiàn)暫停部分機(jī)組待水狀態(tài)，不能很好而有效的滿足正常技術(shù)供水要求，嚴(yán)重影響工程效益發(fā)揮，大浦抽水站原技術(shù)供水圖如圖1 所示。

4 泵站技術(shù)供水系統(tǒng)存在問題

大浦抽水站工程于2002 年6 月投入使用，原技術(shù)供水是通過φ100 鋼管從管理所院內(nèi)200 m3蓄水池的水，直接泵送入供水母管，原泵站技術(shù)供水大部分經(jīng)過電機(jī)冷卻系統(tǒng)后回到冷卻水回水母管直接排到泵站前池，另一小部分進(jìn)入水泵橡膠軸承和填料函石棉盤根潤(rùn)滑用水后排到水泵層集水坑自流入集水廊道[1]。沒有考慮到泵站機(jī)組冷卻水的循環(huán)使用，造成水資源損失和浪費(fèi)，也制約了機(jī)組持久可靠、安全穩(wěn)定地運(yùn)行，是該泵站技術(shù)供水中需要解決的主要問題。特別近年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)低碳環(huán)保，節(jié)能減排日益重視，在泵站工程安裝與技改設(shè)計(jì)時(shí)就對(duì)主機(jī)泵系統(tǒng)、輔機(jī)設(shè)備系統(tǒng)、智能電氣系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、廠房新風(fēng)系統(tǒng)等都圍繞節(jié)能減排做深度設(shè)計(jì)工作，在2010 年6 月投入使用的大浦第二抽水站工程已應(yīng)用循環(huán)供水技術(shù)。

5 泵站技術(shù)供水系統(tǒng)改造方案

大浦抽水站有專用集水廊道，其總?cè)莘e約750 m3，能安全有效的蓄水容積約500 m3，而該泵站每臺(tái)套機(jī)組冷卻用水量為6.6 m3/h，按設(shè)計(jì)要求，在原泵站集水廊道（集水廊道的有效蓄水容積最好應(yīng)達(dá)到泵站全機(jī)組運(yùn)行每小時(shí)技術(shù)供水用水2~3 倍）的前提下合理設(shè)計(jì)，能有效實(shí)現(xiàn)泵站循環(huán)供水系統(tǒng)，因此，該泵站完全可以利用集水廊道作為供水池供全站技術(shù)供水系統(tǒng)使用，而無(wú)需額外加建專用水箱，僅需改造泵站集水廊道和部分排水管道，將冷卻水回水母管出水調(diào)入集水廊道和增設(shè)一套變頻器自動(dòng)化控制設(shè)備配2 臺(tái)離心供水泵（互為備用），改造集水廊道為循環(huán)水池，組成循環(huán)技術(shù)供水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)供水系統(tǒng)的循環(huán)用水自動(dòng)控制，也間接形成大浦抽水站雙路技術(shù)供水，大浦抽水站循環(huán)供水系統(tǒng)圖如圖2 所示。

圖1 大浦抽水站原技術(shù)供水系統(tǒng)示意圖

圖2 大浦抽水站循環(huán)供水系統(tǒng)圖

5 技術(shù)供水改造后循環(huán)供水工作原理

改造后的技術(shù)供水是采用一套威綸通變頻器配兩臺(tái)供水泵，在正常工況下，循環(huán)供水池（改造后集水廊道）內(nèi)裝滿城市市政自來(lái)水管網(wǎng)供來(lái)的干凈的自來(lái)水，由威綸通變頻器直接控制1#供水泵運(yùn)行實(shí)行泵站技術(shù)供水變頻恒壓供水。當(dāng)多臺(tái)機(jī)組運(yùn)行供水系統(tǒng)中供水量增加而壓力不能滿足技術(shù)供水水壓時(shí)，2#水泵在威綸通變頻器的控制下直接投入工頻運(yùn)行為供水母管提供供水基壓，原本已投入運(yùn)行的1#供水泵仍作變頻運(yùn)行來(lái)調(diào)節(jié)供水母管壓力。技術(shù)供水中使用威綸通變頻設(shè)備的基本工作原理是在技術(shù)供水母管上安裝YTZ-150 遠(yuǎn)傳壓力表，可直接顯示供水母管水壓并將管道里的水壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送到威綸通變頻控制器中，威綸通變頻控制器將遠(yuǎn)傳壓力表傳達(dá)的信號(hào)比較并計(jì)算出差值，再經(jīng)過智能化運(yùn)算使供水水泵的供水壓力維持技術(shù)供水水壓的設(shè)定值在可控范圍內(nèi)，來(lái)實(shí)現(xiàn)泵站技術(shù)供水母管水壓自動(dòng)恒壓供水[2]，這種供水方式供水持久可靠，不受市政管網(wǎng)自來(lái)水的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

大浦抽水站工程利用集水廊道改造泵站技術(shù)供水循環(huán)供水，該供水系統(tǒng)于2016 年投入使用，工程總投資12 萬(wàn)元。通過近三年的泵站機(jī)組運(yùn)行檢驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)了泵站技術(shù)供水自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)須人工操作，減少人為誤操作和提高技術(shù)供水保證率。對(duì)日后如何提高大浦抽水站集水廊道降溫效果是該方案改造節(jié)能的措施重要環(huán)節(jié)，下一步，將計(jì)劃相距50 m 遠(yuǎn)大浦第二抽水站集水廊道水源改造為與大浦一站集水廊道水源互供并加設(shè)回水母管管道散熱系統(tǒng)，來(lái)不斷完善和提高技術(shù)供水循環(huán)供水的效果。