劉大功

中國(guó)水利水電第七工程局安裝分局 四川彭山 620860

摘要：惠南莊泵站是南水北調(diào)中線總干渠上唯一的一座大型的泵站，是中線北京段實(shí)現(xiàn)管涵加壓輸水的控制性工程；是一座可自流和加壓調(diào)流自動(dòng)化程度較高運(yùn)行工況復(fù)雜的泵站，故泵站的主要設(shè)備都引進(jìn)國(guó)處設(shè)備，本文主要介紹了泵站技術(shù)供水為主要設(shè)備提供冷卻水的方法。希望對(duì)技術(shù)供水為國(guó)外設(shè)備冷卻水設(shè)計(jì)和運(yùn)行同行有所幫助。

關(guān)鍵詞：惠南莊泵站；技術(shù)供水；冷卻水

1.工程概況

惠南莊泵站是南水北調(diào)中線總干渠上的大型加壓泵站，泵站位于北京市房山區(qū)大石窩鎮(zhèn)，距離北京市約有60km，至中線總干渠終點(diǎn)頤和園團(tuán)城湖約78km。是一座共安裝8臺(tái)水泵（6臺(tái)工作，2臺(tái)備用），單機(jī)流量為10m3/s，楊程58.2米，最大設(shè)計(jì)流量為60m3/s；配套電機(jī)7300kw，總功率58.4Mw。

北京惠南莊泵站在流量小于20m3/s時(shí)采用自流供水方式，從前池利用小流量輸水管繞過(guò)機(jī)組，進(jìn)入泵站出水管，利用重力自流；當(dāng)流量要求大于20m3/s時(shí)，關(guān)閉小流量，經(jīng)泵站加壓增大流量，為了節(jié)能及滿足流量變化的要求，泵站采用單線2臺(tái)，或雙線4臺(tái)、6臺(tái)水泵并聯(lián)、變頻調(diào)速相結(jié)合的運(yùn)行方式。

泵站具有單機(jī)容量大，特征參數(shù)變幅大，調(diào)速范圍大，運(yùn)行工況復(fù)雜，自動(dòng)化程度較高等特點(diǎn)。故泵站的主要8臺(tái)套水泵、電機(jī)、變頻器（變頻驅(qū)動(dòng)裝置）、輸入變壓器采用引進(jìn)設(shè)備，其中水泵由Andriz公司供貨，電機(jī)、變頻器和輸入變壓器由ABB公司供貨。這些設(shè)備的冷卻水全由技術(shù)供水系統(tǒng)來(lái)供給。

冷卻水正常供給是保證設(shè)備正常使運(yùn)行必要條件，本文以惠南莊泵站的技術(shù)供水為例紹介：技術(shù)供水的科學(xué)供水方式，是保證設(shè)備冷卻水滿足的設(shè)備正常運(yùn)行。

2.技術(shù)供水設(shè)備的運(yùn)行

2.1泵站供排水系統(tǒng)介紹

泵站供排水系統(tǒng)包括技術(shù)供水系統(tǒng)、技術(shù)供水管路，排水溝、排水泵房、集水井。

泵站需要冷卻水的設(shè)備：8臺(tái)主電機(jī)、8臺(tái)變頻器、8臺(tái)稀油站、水泵軸密封，8臺(tái)主電機(jī)、8臺(tái)變頻器、8臺(tái)稀油站的冷卻水都由技術(shù)供水；水泵軸密封潤(rùn)滑冷卻水直接從主水管道取水，利用主水管的壓力向軸密封供水進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻。

技術(shù)供水系統(tǒng)由取水管道、技術(shù)供水室、供水管道、排水溝（管）組成。技術(shù)供水從泵站前池左右側(cè)取水，引到技術(shù)供水室（技術(shù)供水室設(shè)在泵站副廠房B2層，室內(nèi)共布置供水泵及閥門(mén)儀表等），經(jīng)過(guò)濾水器（網(wǎng)孔2mm），由供水泵（共有6 臺(tái)供水泵，其中4臺(tái)工作，2臺(tái)備用，單泵流量125m3/h，揚(yáng)程40m）加壓，經(jīng)過(guò)供水管道向8臺(tái)主電機(jī)、8臺(tái)變頻器、8臺(tái)稀油站供冷卻水；8臺(tái)主電機(jī)、8臺(tái)稀油站的冷卻水回水經(jīng)過(guò)排水溝排至集水井，由排水泵房排至前池（當(dāng)水質(zhì)較差時(shí)，將污水排至廠外排水溝），水泵軸密封潤(rùn)滑冷卻水也通過(guò)排水溝排至集水井；8臺(tái)變頻器冷卻水經(jīng)過(guò)排水管直接排至前池（見(jiàn)圖一）。

圖一：供排水系統(tǒng)圖

2.2技術(shù)供水運(yùn)行方式

從技術(shù)供水室右側(cè)供水管為DN150的鋼管，是8臺(tái)變頻器供水主管，至8變頻器支管分別采用DN50鋼管；從技術(shù)供水室右側(cè)供水管為DN300的鋼管，是8臺(tái)電機(jī)、8臺(tái)稀油站供水主管，至8臺(tái)電機(jī)支管分別采用DN80鋼管，至8臺(tái)稀油站支管分別采用DN25鋼管，到每個(gè)設(shè)備前都設(shè)有閥門(mén)用于控制流量或檢修。

2.3技術(shù)供水運(yùn)行方式調(diào)試

設(shè)計(jì)中為了滿足各設(shè)備的用水量，計(jì)劃通過(guò)調(diào)節(jié)閥來(lái)完成。但由于惠南莊泵站機(jī)組的運(yùn)行方式復(fù)雜：小流量運(yùn)行、單線雙機(jī)運(yùn)行、雙線4機(jī)運(yùn)行、雙線6機(jī)運(yùn)行。小流量運(yùn)行不涉及到機(jī)組運(yùn)行，也不涉及到技術(shù)供水；單純雙機(jī)運(yùn)行時(shí)，要考慮熱備機(jī)組，就要考慮到4臺(tái)機(jī)組的技術(shù)供水；雙線4機(jī)運(yùn)行，要考慮6臺(tái)機(jī)組技術(shù)供水；雙線6機(jī)運(yùn)行，要考慮8臺(tái)機(jī)組技術(shù)供水。在高莊過(guò)程中發(fā)現(xiàn)通水調(diào)節(jié)閥無(wú)法滿足各種運(yùn)行工況下的供水，即一部分設(shè)備的水量多，而另一部分設(shè)備水量又達(dá)不到要求。采用開(kāi)啟各設(shè)備前的閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)各設(shè)備的流量方式，滿足了設(shè)計(jì)要求，完成了技術(shù)供水的調(diào)節(jié)。并于2015年5月開(kāi)始進(jìn)行設(shè)備試運(yùn)行。

3.技術(shù)供水故障分析及解決的方案

3.1技術(shù)供水故障

5月初進(jìn)行機(jī)組試運(yùn)行，并完成了6#、7#機(jī)組的瓦溫穩(wěn)定試驗(yàn)、三次無(wú)故障停機(jī)試驗(yàn)及24小時(shí)試運(yùn)行；但按照試運(yùn)行程序切換到5#、8#機(jī)組進(jìn)行試運(yùn)行，在5#機(jī)組調(diào)試過(guò)程中因變頻器故障跳閘而停機(jī)，隨即啟動(dòng)6#、7#機(jī)組分別與8#機(jī)組組合運(yùn)行，但也相繼因變頻器冷卻水流量低導(dǎo)致變頻器溫度高故障停機(jī)或開(kāi)機(jī)失敗。最終導(dǎo)致泵站的試運(yùn)行工作停止。

3.2技術(shù)供水故障分析

3.2.1初步認(rèn)為是供水管路安裝時(shí)沒(méi)有清洗干凈，導(dǎo)成雜質(zhì)堵塞；經(jīng)拆卸5#變頻器中換熱器檢查，發(fā)現(xiàn)換熱器進(jìn)水側(cè)水流通道被絮狀物堵塞，當(dāng)即采用高壓水進(jìn)行反沖洗，沖出一些絮狀物雜質(zhì)，再次進(jìn)行通水，但通水量仍很小，無(wú)法滿足變頻器冷卻水流量要求?？紤]絮狀物較軟，懷疑可能進(jìn)入換熱器內(nèi)部，淤集在換熱器內(nèi)；在廠家的指導(dǎo)下，我們進(jìn)行了解體，果真發(fā)現(xiàn)在板片之間有許多絮狀物堵塞了流水通道，通水有效面大大減少，估計(jì)僅五分之一。進(jìn)行了清洗后，試通水，水的流量恢復(fù)正常。從而確認(rèn)故障原因：由于冷卻水流道被堵塞，使水流量小，熱交換量也大大降低從而使變頻器的熱量無(wú)法帶走，導(dǎo)致溫度快速上升，達(dá)到停機(jī)值或因冷卻水流量過(guò)小達(dá)不到機(jī)組啟動(dòng)的條件導(dǎo)致啟動(dòng)失敗。隨即對(duì)8臺(tái)變頻器中的熱交換器進(jìn)行了拆卸進(jìn)行清洗。

3.2.2水源中的雜質(zhì)

水源中的絮狀物雜質(zhì)是此次故障的根本原因。我們?cè)囘\(yùn)行時(shí)間在5月初，正是槐樹(shù)花飛揚(yáng)之時(shí)，北拒之南的水渠都明渠，槐樹(shù)花也隨風(fēng)也進(jìn)入了水中了，因其細(xì)軟，也通過(guò)了技術(shù)室中的原濾水器（網(wǎng)孔2mm）進(jìn)入到變頻器、電機(jī)、稀油站冷卻。由于變頻器熱交換器的流道較小且是曲線，其通道最先被絮狀物堵塞。電機(jī)空冷器是管殼式換熱器，其熱交換器流道未出現(xiàn)堵塞，但時(shí)間長(zhǎng)久后難免也會(huì)出現(xiàn)堵塞的可能。

3.3技術(shù)供水改進(jìn)方案確定

在確認(rèn)了：技術(shù)供水中的絮狀物堵塞了換熱器流道，是造成變頻器冷卻水流量低的根本原因，為了解決冷卻水在換熱器流道堵塞問(wèn)題，需要解決技術(shù)供水水質(zhì)問(wèn)題。

在分析技術(shù)供水系統(tǒng)水質(zhì)影響變頻器正常運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在夏季炎熱季節(jié)，技術(shù)供水系統(tǒng)水溫將超過(guò)變頻器正常運(yùn)行的最高溫度，即當(dāng)?shù)较募緯r(shí)，繼續(xù)采用從前池取水的技術(shù)供水方式也同樣影響變頻器的正常運(yùn)行，同樣會(huì)造成機(jī)組停機(jī)，機(jī)電和稀油站不存在此情況。

為了保證機(jī)組的安全運(yùn)行，針對(duì)變頻器和電機(jī)及稀油站的水質(zhì)、水溫的不同要求。應(yīng)采用不同的供水方式，電機(jī)和稀油站的冷卻水只要保證水源中不要再絮狀物類的雜質(zhì)即可。變頻器的冷卻水卻不同了，不僅要保證水質(zhì)中不要有絮狀物類的雜質(zhì)，還要考慮在夏季炎熱季節(jié)水源的溫度問(wèn)題。

根據(jù)電機(jī)、變頻器、稀油站、水泵軸密封潤(rùn)滑冷卻水（水泵軸密封潤(rùn)