陳方亮 耿 亮 蔣云杰 張 亞

（江蘇省徐州市水利建筑設計研究院 徐州 221000）

睢寧二站技術供水系統(tǒng)設計

陳方亮 耿 亮 蔣云杰 張 亞

（江蘇省徐州市水利建筑設計研究院 徐州 221000）

技術供水系統(tǒng)是大型泵站的重要組成部分，對機組安全運行和設備損耗程度起著至關重要的作用。傳統(tǒng)的技術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，這種方式相對開放式而言能夠提供更好的技術供水水質，減少供水管路的堵塞和磨損，且后期維護方便。本文根據(jù)南水北調睢寧二站的工程特點，通過分析比較兩種不同技術供水方案，選定密閉循環(huán)供水方案為最終實施方案。

技術供水 睢寧二站 開放式 密閉循環(huán)供水

1 引言

近年來，隨著我國水利建設事業(yè)的發(fā)展以及南水北調工程的實施，各類大型泵站如雨后春筍般越來越多。主機泵作為泵站的核心，其結構的復雜性和技術的高要求，使得與之配套的輔助設備系統(tǒng)的可靠性和安全性越來越備受關注。其中作為輔助設備系統(tǒng)重要組成部分的技術供水系統(tǒng)更是人們關注的重點，因為它的可靠性和優(yōu)劣直接關系到泵站機組的運行安全性及設備損耗程度。

泵站的技術供水系統(tǒng)主要指供給主機泵和某些輔助設備的冷卻、潤滑用水，一般占全部供水量的85%左右。其主要的供水對象包括：電動機推力軸承及上下導軸承油冷卻器冷卻用水；主水泵潤滑用水；輔助設備用水。

過去大部分泵站的技術供水方式主要有兩種形式。一種是直接供水，即通過供水泵從取水口取水，冷卻水通過各個需水對象后排入下游；另一種是間接供水法，即供水泵將水送入貯水設備，再通過供水管道供給各個需水設備，然后排入下游。這兩種供水法都屬于開放式供水，供水泵抽上來的水不重復使用。近年來又出現(xiàn)了一種新型的循環(huán)式技術供水系統(tǒng)，并已有泵站進行了使用，如：無錫城市防洪九里河、伯瀆港樞紐和嚴埭港樞紐。這種系統(tǒng)冷卻水通過各個需水對象后進入冷卻排或強制冷卻裝置，重新冷卻后由供水泵抽取再次供給需水對象循環(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

南水北調工程是解決我國北方地區(qū)水資源嚴重短缺問題的重大戰(zhàn)略舉措，從20世紀50年代至今，經(jīng)過半個多世紀的研究，規(guī)劃確定分別從長江下、中、上游向北方調水的南水北調東、中、西三條調水線路，與長江、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州附近長江下游干流引水，利用京杭運河及其他平行河道逐級提水北送，向黃淮海平原東部地區(qū)和膠東半島供水。第一期工程首先調水到山東半島和魯北地區(qū)，供水目標是沿線城市及工業(yè)用水，兼顧一部分農業(yè)和生態(tài)環(huán)境用水。

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

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

3 技術供水方案比選

3.1 供水對象

根據(jù)水泵型號和泵站特點，該泵站技術供水對象有：電機推力軸承及上下導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)有關資料計算，電機冷卻器用水量10 m3/h，冷卻器進口水壓0.2MPa，低壓空壓機冷卻用水及其他用水量約1 m3/h，總用水量為41 m3/h。

3.2 水質要求

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

3.3 方案比選

方案一：開放式技術供水

選用兩臺離心供水泵從站下取水，1臺工作，1臺備用，型號為SLS100-200B。冷卻水通過止回閥和濾水器后到達各個需水對象。同時建造一個高位水塔，采用深井泵抽取地下水供給水塔，然后由水塔向各個需水對象供水，水塔供水管路為備用管路。使用過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 開放式技術供水系統(tǒng)圖

方案二：封閉循環(huán)式技術供水

建造高位水箱一只，利用水箱的水作為主機組技術供水的水源。選用三臺循環(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組（ZWLQ-20）冷卻，再次供給各個需水對象，如此循環(huán)往復。供水系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 密閉循環(huán)式技術供水系統(tǒng)圖

對于第一種方案，其技術較為成熟，但是由于睢寧地區(qū)水質不是很好，汛期水草等漂浮污物較多，如采用第一種方案，有可能會出現(xiàn)漂浮物進入冷卻水管，導致濾水器堵塞，供水壓力不夠，影響水泵運行，嚴重時甚至有可能導致停機檢修，后期運行維護非常困難。

對于第二種方案，其主要特點是取水方便，水質有保證，水中無泥沙、漂浮物，不結垢、不長水生物，確保了機組冷卻水供水暢通，不會因冷卻水減少而影響機組運行。管道中水的損失靠水箱補給。

比較而言第二種方案更適合該泵站的實際情況，因此選用第二種密閉循環(huán)式供水系統(tǒng)為最終方案。所選設備型號如下：循環(huán)供水泵3臺（Q=50 m3/h，H=35m，N=7.5kW）1用2備；冷水機組（ZWLQ-20）3臺；DN100電磁流量計3只；DN50電磁流量計4只；DN25電磁流量計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2只；儀表三通旋塞24只；止回閥（H41X-10 DN100）3只；調節(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約340m。

4 結語

技術供水的可靠性直接關系到主機泵組的運行安全，不同的技術供水模式運行成本可靠性差異較大。就睢寧二站而言，根據(jù)泵站特點，通過兩種技術供水方式的比較，認為密閉循環(huán)式技術供水系統(tǒng)比傳統(tǒng)的開敞式技術供水系統(tǒng)更適合該泵站，前者具有更好的實用和可靠性。當然在其他工程的實際應用中還應結合泵站自身的具體情況，進行技術經(jīng)濟比較后再選擇最適合的技術供水方式，以保證泵站的安全運行■

（專欄編輯：顧 梅）