南水北調(diào)工程技術(shù)供水系統(tǒng)優(yōu)化改造對(duì)設(shè)備可靠運(yùn)行的影響

北京市南水北調(diào)團(tuán)城湖管理處□郝鴻晨

泵站工程對(duì)水利行業(yè)建設(shè)具有十分重要的意義，它承擔(dān)著所在地區(qū)防洪、排澇和灌溉作用，同時(shí)也積極推動(dòng)所在地區(qū)乃至整個(gè)國(guó)家在水資源方面合理調(diào)配與整合工作。為了提高運(yùn)行效率，泵站技術(shù)供水系統(tǒng)也由此進(jìn)入泵站工程管理的大家庭中，它為泵站安全可靠運(yùn)行保駕護(hù)航。

目前，我國(guó)大型水利工程供水系統(tǒng)還面臨著一些管道堵塞問(wèn)題，導(dǎo)致工程供水系統(tǒng)故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)定子繞組、鐵芯溫度升高，破壞絕緣，減少電機(jī)使用壽命；導(dǎo)致電機(jī)、水泵的軸承箱內(nèi)油溫升高，軸承軸瓦溫度過(guò)高，燒壞軸承軸瓦；導(dǎo)致水泵兩側(cè)填料函因缺少冷卻潤(rùn)滑水，使填料和泵軸套摩擦，燒壞填料，破壞水泵的密封，水泵漏水和泵內(nèi)進(jìn)入空氣；也會(huì)導(dǎo)致機(jī)組效率低下、事故停機(jī)、燒毀等事故，所以對(duì)于大型水利工程技術(shù)供水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與改造提升顯得尤為重要。同時(shí)還應(yīng)重視后期人員管理措施的加強(qiáng)，監(jiān)控設(shè)備設(shè)施的完善，這樣才能保障工程正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文主要以南水北調(diào)工程作為示例，進(jìn)行探討。

大型水利工程供水系統(tǒng)的主要功能一般而言是對(duì)主電機(jī)、齒輪箱、軸承等設(shè)備進(jìn)行冷卻，保障設(shè)備運(yùn)行溫度在合理區(qū)間。因此，技術(shù)供水系統(tǒng)是十分重要的輔機(jī)系統(tǒng)。一旦設(shè)備內(nèi)部溫度過(guò)高，就會(huì)影響機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)由于機(jī)組絕緣皮老化燒毀、機(jī)械設(shè)備熱脹冷縮作用等，引發(fā)電氣、機(jī)械設(shè)備燒毀等連帶事故，影響機(jī)組安全的同時(shí)，對(duì)于工作人員生命安全也存在著隱患。

大型水利工程冷卻水系統(tǒng)一般采用從泵站下游河道取水方式。河道內(nèi)水草雜物及水生生物較多，易發(fā)生供水系統(tǒng)管道阻塞，致使供水母管水壓力達(dá)不到要求，機(jī)組冷卻不到位，危及機(jī)組安全運(yùn)行，同時(shí)由于水溫波動(dòng)大，造成冷卻效果不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)可能影響機(jī)組正常運(yùn)行。

一般泵站工程供水系統(tǒng)從河道下游取水口引水，采取雙管口雙重保障設(shè)計(jì)，管口處設(shè)置圍網(wǎng)等簡(jiǎn)易過(guò)濾裝置，經(jīng)過(guò)相連的管道、供水泵、濾水裝置，配送至廠區(qū)管網(wǎng)中，使用過(guò)的水流直接排入上游河道。

對(duì)于上述現(xiàn)狀，最根本的問(wèn)題是冷卻水的質(zhì)量，水內(nèi)含有的水草、浮萍、生物、泥沙、雜物等都會(huì)是致使設(shè)備發(fā)生問(wèn)題的根本原因。一般而言，現(xiàn)在的大型水利工程一般配套設(shè)置管理樓，基本配備自來(lái)水，可以通過(guò)自來(lái)水，控制好水的質(zhì)量，但考慮經(jīng)濟(jì)性，還待商榷。

第二種研究方案便是采取靜止水，與河道不參與、不相通，這便是內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)。但內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)也需要冷卻，外面再加一輪外循環(huán)水，經(jīng)濟(jì)性是否可行？下面著重對(duì)這幾種思路進(jìn)行重點(diǎn)分析，并提供相應(yīng)改造方案。根據(jù)水利工程結(jié)構(gòu)的不同，可參照相關(guān)方案，結(jié)合自身實(shí)際采取優(yōu)化與改造模式。

方案一：內(nèi)外雙循環(huán)技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。中心思想是參與在機(jī)組、齒輪箱等重要設(shè)備的技術(shù)供水系統(tǒng)構(gòu)成內(nèi)循環(huán)，河道不參與，與河道不相同，在廠區(qū)內(nèi)部設(shè)置高位水箱，水箱中的水定期由自來(lái)水進(jìn)行更換。外循環(huán)仍采取固有模式，從河道引水，排入河道，其與內(nèi)循環(huán)相交處設(shè)置熱交換器，即內(nèi)循環(huán)給重要設(shè)備冷卻，外循環(huán)給內(nèi)循環(huán)冷卻，即使外循環(huán)出現(xiàn)管道阻塞等問(wèn)題，也因高位水箱和內(nèi)循環(huán)封閉的特點(diǎn)不會(huì)對(duì)重要設(shè)備造成損害，期間可立即對(duì)外循環(huán)進(jìn)行檢查，如果發(fā)生堵塞，可以采取專項(xiàng)清理和反沖洗，更加有利于泵站機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，排除故障或隱患后重新投運(yùn)，基本滿足工程需要。

方案二：采取新型風(fēng)冷技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由軸瓦冷卻器、連接管道、減震接頭、自動(dòng)放氣閥、膨脹水箱及自動(dòng)補(bǔ)水裝置、增壓管道泵、過(guò)濾器及一系列閘閥等組成，各元件按照一定的順序由管道連接，系統(tǒng)冷卻水在管道內(nèi)封閉循環(huán)。軸瓦冷卻器由進(jìn)口壓縮機(jī)、水側(cè)換熱器、風(fēng)側(cè)換熱器及自動(dòng)控制元件等組成，壓縮機(jī)為全封閉式，內(nèi)置多種保護(hù)裝置，保證機(jī)組長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行。換熱部分為波紋親水鋁翅片串紫銅管結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)：承壓高、傳熱系數(shù)大、換熱效率佳、結(jié)構(gòu)緊湊?？刂撇糠植捎肞LC微電腦可編程控制器，先進(jìn)的MCU技術(shù)，機(jī)組的運(yùn)行情況或故障報(bào)警內(nèi)容可由文字顯示，動(dòng)作靈敏可靠且自動(dòng)化程度高，具有多種保護(hù)功能。壓縮機(jī)屬高質(zhì)量產(chǎn)品，具有壽命長(zhǎng)、動(dòng)力消耗低及維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

該系統(tǒng)中心原理是相當(dāng)于內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，外循環(huán)直接為風(fēng)冷機(jī)組，系統(tǒng)管道內(nèi)冷卻水封閉式強(qiáng)制循環(huán)，冷卻水循環(huán)流動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自增壓管道泵，由主機(jī)泵冷卻器經(jīng)熱交換流出的熱水由增壓管道泵送至冷卻器，強(qiáng)降溫再次由管道進(jìn)入主機(jī)泵冷卻器，使熱量進(jìn)行封閉式循環(huán)。這種新結(jié)構(gòu)，大大增加了改造空間，可在增壓管道泵進(jìn)水口增加過(guò)濾裝置進(jìn)一步過(guò)濾水中雜質(zhì)，管路進(jìn)出水管上安裝的兩個(gè)減震接頭可最大限度地減少來(lái)自增壓管道泵等傳來(lái)的震動(dòng)，設(shè)置自動(dòng)放氣閥可及時(shí)排除內(nèi)部氣體，管道內(nèi)故障引起的缺水，也可通過(guò)高位膨脹水箱進(jìn)行補(bǔ)充。冬天，主機(jī)組停機(jī)時(shí)，可打開(kāi)排水閥放盡循環(huán)水以避免由于氣溫下降等原因凍壞管道等元件。可現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)方控制，控制柜采用PLC和觸摸屏操作，將所有操作和信號(hào)接受485或以太網(wǎng)控制。新型風(fēng)冷技術(shù)系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)：首先系統(tǒng)可根據(jù)專用的冷卻機(jī)組及水泵冷卻器使用量和室內(nèi)溫度來(lái)自動(dòng)決定專業(yè)的軸瓦冷卻機(jī)組模塊機(jī)組的使用數(shù)量（加載或卸載模塊機(jī)組群的數(shù)量）；其次是消聲隔震，水泵、軸瓦冷卻機(jī)組均安裝減震器；水泵、軸瓦冷卻機(jī)組，進(jìn)出口均安裝法蘭橡膠避震裝置。

（1）重視信息化管理

我國(guó)大型水利工程在信息化的今天，基本可做到無(wú)線覆蓋。可適當(dāng)對(duì)供水系統(tǒng)增加警示系統(tǒng)，通過(guò)技術(shù)供水母管壓力的變化下限值，提前預(yù)測(cè)機(jī)組溫度的變化，采取對(duì)值班控制室以及值班手機(jī)等發(fā)出緊急警告，提醒值班人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理，避免問(wèn)題擴(kuò)大。類似這種警示系統(tǒng)可應(yīng)用于機(jī)組運(yùn)行各個(gè)層面，改造相對(duì)簡(jiǎn)單，供水系統(tǒng)外的其他系統(tǒng)也可進(jìn)行相應(yīng)操作。

另外加強(qiáng)信息化設(shè)計(jì)，對(duì)于水利工程故障信號(hào)、停機(jī)信號(hào)等分級(jí)設(shè)置，全面掌握各參數(shù)上下限值，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。最快切斷開(kāi)關(guān)，保障設(shè)備完好，并采取緊急故障維修，恢復(fù)工程功能。

（2）做好檢查工作

一是技術(shù)供水系統(tǒng)投運(yùn)前檢查。檢查供水泵外觀是否完好，緊固件是否松動(dòng)；電動(dòng)機(jī)接線是否牢固，控制柜內(nèi)斷路器是否處于合閘狀態(tài)，控制柜顯示數(shù)據(jù)、信號(hào)燈指示功能是否正常；檢查啟技術(shù)供水管路是否有滲水、漏水現(xiàn)象。

二是加強(qiáng)對(duì)輔機(jī)系統(tǒng)技術(shù)供水系統(tǒng)的檢查，可采取非運(yùn)行期每月定期檢查，運(yùn)行期每日定期巡查等方式。檢查供水泵三相電流是否平衡；檢查供水泵管道壓力是否正常；檢查技術(shù)供水泵電機(jī)溫度、振動(dòng)是否正常，嗅電機(jī)有無(wú)焦糊味；檢查各電動(dòng)閥法蘭處有無(wú)滲漏水現(xiàn)象。維護(hù)設(shè)備完好，并采取雙套技術(shù)供水泵輪流運(yùn)行，能夠及時(shí)檢查并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題故障，進(jìn)一步保障設(shè)備可靠性。

三是通過(guò)移動(dòng)巡查APP和PC端管理系統(tǒng)巡查。實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)供水系統(tǒng)日常巡查、定期檢查、特別檢查、隱患上報(bào)的管理，落實(shí)日常檢查規(guī)范化等精細(xì)化管理要求?？梢詫⒓夹g(shù)供水系統(tǒng)融合移動(dòng)互聯(lián)、多媒體融合通信技術(shù)的一體化移動(dòng)智慧畫(huà)面應(yīng)用，全面覆蓋技術(shù)供水系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理各體系功能。移動(dòng)手機(jī)終端可具備位置上報(bào)、任務(wù)接收和查看、巡查任務(wù)上報(bào)、異常及隱患處置等功能模塊，輔助水利工程管理單位工作人員實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行檢查。

（3）強(qiáng)化管理人員培訓(xùn)

管理人員應(yīng)熟知整個(gè)供水系統(tǒng)的工作原理和要點(diǎn)，熟練掌握每個(gè)操作的步驟，謹(jǐn)慎對(duì)待閘閥的關(guān)閉與開(kāi)啟，重視每個(gè)參數(shù)指標(biāo)的變化，保障工程運(yùn)行安全。

加強(qiáng)對(duì)管理人員的培訓(xùn)教育，系統(tǒng)地對(duì)工程重點(diǎn)部位及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的安全措施進(jìn)行宣貫和演練，保障每一位值班人員能夠做到及時(shí)應(yīng)對(duì)，應(yīng)對(duì)有效。

綜上所述，在大型水利工程工程中，供水系統(tǒng)尤為重要，它是整個(gè)輔機(jī)系統(tǒng)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，牽一發(fā)而動(dòng)全身，無(wú)論是設(shè)計(jì)、安裝、管理等各個(gè)層面出現(xiàn)問(wèn)題，都影響工程安全運(yùn)行。因此，各未動(dòng)工、已建成的各個(gè)水利工程，應(yīng)以安全運(yùn)行為綱，強(qiáng)化設(shè)備設(shè)施設(shè)計(jì)，落實(shí)施工安裝質(zhì)量，研究?jī)?yōu)化提升措施，嚴(yán)格人員管理行為，為工程正常、安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供切實(shí)保障，確保工程效益得到有效發(fā)揮，從而推進(jìn)社會(huì)繁榮穩(wěn)定。