馬樹齊 盧 飛

淺談淮安四站電機循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計與運行維護

馬樹齊 盧 飛

一、概述

淮安四站是南水北調(diào)東線一期工程的第二梯級泵站，位于江蘇省淮安市淮安區(qū)三堡鄉(xiāng)境內(nèi)，里運河與灌溉總渠交匯處。泵站安裝4臺葉輪直徑2.9m的全調(diào)節(jié)立式軸流泵機組，單機流量33.4m3/s，配套電機功率2500kW，設(shè)計規(guī)模為100m3/s，總裝機容量為10000kW。泵站采用肘形流道進水、平直管出水，快速閘門斷流。每臺機組獨立安裝一套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為機組冷卻器供應(yīng)冷卻水，電機油冷卻器出口的高溫水通過預(yù)埋管道進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)供水泵加壓后進入用水設(shè)備。每套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)選用2臺DFG50-160B/2/1.5型供水泵進行增壓，互為備用。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點

淮安四站電機循環(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

淮安四站電機循環(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水平直管出水設(shè)計，在出水流道導(dǎo)流墩至事故閘門之間的平坦閘底板上，安裝一組DN50不銹鋼冷卻水管，冷卻水管布置詳見圖1。水管采用平行盤旋安裝，由7根單長6.1m的不銹鋼鋼管組成，形成全長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。

每臺機組循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安裝有2臺互為備用的DFG50-160B/2/1.5型供水泵，置于水泵層。電機油缸冷卻器的高溫水進入管道內(nèi)，通過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)供水泵加壓后進入用水設(shè)備，如此不斷

地進行循環(huán)。每臺機組獨立的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)使用供水母管相互聯(lián)接，正常時閥門常閉，各套系統(tǒng)獨立運行，遇有一套不能正常工作時可開啟閥門，由其他機組供水泵供應(yīng)冷卻水，以提高系統(tǒng)的可靠性。此外，每套冷卻水系統(tǒng)安裝一套補水裝置，由安裝在屋頂?shù)膬λ?、自來水增壓泵、管道閘閥等組成，主要用于向循環(huán)管道內(nèi)進行補水，當(dāng)管道內(nèi)循環(huán)水遇有滲漏儲量不足時打開補水閥進行補水。

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)獨立運行或備用運行。

為滿足泵站運行自動化控制要求，每套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在電機冷卻器進水口和出水口均安裝有溫度傳感器，即時測量水溫并將信號送至機組PLC裝置。每套系統(tǒng)出水口管道還安裝有流量計，用于檢查冷卻水的供水流量。淮安四站循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流量一般控制在4.5～5.5m3/h之間，同時流量計通過開關(guān)量信號傳遞到PLC裝置。系統(tǒng)的溫度和流量信號通過PLC發(fā)送上位機，泵站運行管理人員通過上位機對系統(tǒng)運行狀況進行適時監(jiān)控。

2.系統(tǒng)特點

大型泵站同步電機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，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)過過濾器（早期也有的泵站不使用過濾器，而只在取水口安裝濾網(wǎng)），通過供水母管給每臺機組供水。優(yōu)點是安裝較簡單，造價低，維護方便。缺點是取水口經(jīng)常被水草、雜物、水生物堵塞，造成冷卻水供水量不足，需要定期進行清理；同時水中含有泥沙等雜質(zhì)，長期運行對冷卻器磨損較大，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)點明顯，沒有河道供水取水口堵塞的問題，由于采用清潔、循環(huán)的自來水，對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)松動后，可能會造成管道移位、接頭漏水破壞循環(huán)等情況，需要進行檢查維護，檢查維護需要關(guān)閉閘門排空流道，維護不夠方便。

三、運行維護

淮安四站建成后兩次投入抗旱運行、一次投入南水北調(diào)運行，累計運行8180臺時、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行和發(fā)揮效益提供了保障。

1.系統(tǒng)運行

泵站開機運行前，檢查并開啟技術(shù)供水系統(tǒng)是重要工作之一。供水泵啟動前先打開補水閥，合上供水泵總電源開關(guān)，合上供水泵現(xiàn)地控制箱電源，開啟供水泵進、出水閘閥，啟動機組1#或2#供水泵，檢查供水母管工作壓力，機組上下油缸供水壓力在0.2MPa左右，流量為4.5～5.5m3/s；檢查進出水管路、各閘閥開閉位置是否正確，連接應(yīng)無漏水、無漏氣現(xiàn)象；根據(jù)需要將手柄打在手動或自動位（手動位由現(xiàn)地控制，自動位由上位機控制）。泵站開機運行時，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理工作運行。泵站中央控制室值班人員實時監(jiān)測冷卻水系統(tǒng)的溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)，運行值班人員按照有關(guān)規(guī)程和檢查巡視制度對技術(shù)供水系統(tǒng)每隔1h進行巡視檢查，記錄現(xiàn)場儀表顯示的溫度、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，通過現(xiàn)場巡視檢查或上位機故障報警即可發(fā)現(xiàn)，可采用備用供水泵或其他機組供水泵供水，以確保冷卻水系統(tǒng)安全可靠運行。

2.檢查維護

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

日常檢查中采用每周一次試運行檢查的方式，檢查供水系統(tǒng)的運行狀況和循環(huán)管道的密封情況。水泵開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，須打開補水閥補水；如果補水1h后運行壓力和流量仍不足，循環(huán)管道可能出現(xiàn)漏水，需要進一步的檢查和維修。

除了日常檢查外，每年汛前都會對冷卻水管開展水下檢查。檢查時將機組的檢修閘門放下，同時鎖定處于關(guān)閉狀態(tài)的兩道快速閘門，放下潛水泵排空出水流道內(nèi)的積水后進入流道內(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。機組運行時受水流的沖力較大，長期運行時一旦出現(xiàn)管道松動就可能造成管道接口密閉失效，淮安四站在運行時曾因冷卻水管固定不牢致管道漏水造成個別機組冷卻水系統(tǒng)無法使

用。開機運行結(jié)束后，進入出水流道檢查發(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，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)，對松動支架重新進行安裝固定，取消原有單個的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)過卡板時點焊固定。每臺機組冷卻水管道經(jīng)過維修加固后，整體性和強度大大提高。2012年抗旱運行后，經(jīng)過水下檢查，流道冷卻水管狀況完好。

四、結(jié)語

過去的泵站電機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，危及機組安全。淮安四站封閉循環(huán)冷卻水系統(tǒng)簡潔、可靠，每臺機組單獨運行，降低了運行管理成本，延長了油冷卻器的使用壽命，降低了供水系統(tǒng)的耗電量，改進了循環(huán)供水方式中散熱器放置于上游河道不便檢修等問題，提高了主機冷卻系統(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）