董傳強，姚輝勇

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟南 250014）

南水北調(diào)東線一期工程長溝泵站設(shè)計流量100 m3/s，單機流量為33.5 m3/s，設(shè)計凈揚程3.86 m，裝設(shè)4臺3150ZLQ33.5-3.86型立式軸流泵，其中一臺備用，水泵配套同步電機2 240 kW，額定轉(zhuǎn)速125 r/min,電機電壓10 kV，總裝機容量8 960 kW。長溝泵站水泵機組技術(shù)供水水源取自前池，對電機上油缸、下油缸冷卻系統(tǒng)和填料函潤滑系統(tǒng)同時供水。在運行期間，水中泥沙和浮生物會隨著供水泵及管道進入機組冷卻盤管內(nèi)，開機時間稍長就會導(dǎo)致機組冷卻盤管內(nèi)泥沙淤積和浮生物繁殖，致使冷卻水循環(huán)不暢，供水壓力下降，不能滿足水泵機組安全運行要求。

1　機組系統(tǒng)供水改造方案選擇

1.1　機組冷卻方式選擇

1）設(shè)水池帶冷卻塔散熱的開放式系統(tǒng)。指循環(huán)水經(jīng)過電機散熱盤管后，溫度升高，再經(jīng)過冷卻塔風(fēng)機冷卻降溫，流進水池循環(huán)。此種方式經(jīng)過加溫后的水經(jīng)冷卻塔降溫后很難達到設(shè)備冷卻要求，降溫過程中水量損失多；在夏天水池內(nèi)易產(chǎn)生青苔和各種微生物，進入冷卻盤管后同樣影響水泵機組安全運行。

2）技術(shù)供水泵改在積水廊道內(nèi)，由于積水廊道處在泵站最底層，必須選擇大功率、揚程高的水泵?；厮绻才湃敕e水廊道內(nèi)，固定的水量經(jīng)過電機散熱盤管循環(huán)，水溫不斷升高就達不到冷卻效果；回水如果直接排入河道，則需要不斷地向積水廊道內(nèi)補水；此類方法和在前池取水效果一樣。

3）采用循環(huán)純凈水和冷卻機組冷卻供水。循環(huán)純凈水經(jīng)過電機散熱盤管后溫度升高，再經(jīng)過冷卻機組冷卻降溫后重新進行循環(huán)冷卻，是一種成熟、可靠的機組冷卻供水方式。

冷卻機組供水系統(tǒng)采用ZWLQ-20模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器，管道采用熱鍍鋅管。該系統(tǒng)采用純凈水封閉循環(huán)，模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器可設(shè)定水溫，根據(jù)回水溫度間斷運行或停止，同時用雙絞線連接遠(yuǎn)程集線控制器，實現(xiàn)遠(yuǎn)程雙向控制。

1.2　設(shè)備選型

1）對模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器功率參數(shù)進行核算。根據(jù)上海電機廠同步電機出廠說明書和外形圖說明（3主1備），長溝泵站主電機參數(shù)和電機軸瓦冷卻排管參數(shù)見表1。

根據(jù)表1參數(shù)計算，共需冷卻水溫在低于33℃時的水流量21 m3/h。

表1　長溝泵站主電機參數(shù)和電機軸瓦冷卻排管參數(shù)表

根據(jù)制冷量和水流量關(guān)系，應(yīng)用時間溫升法，溫差3℃時，4臺主機組每小時需要制冷量為73.3 kW。

根據(jù)以上要求，選用型號為ZWLQ-20模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器，該設(shè)備在環(huán)境溫度35℃時，按進水溫度12℃，出水溫度7℃時，制冷量60 kW，水流量12 m3/h；按進水溫度25℃，出水溫度22℃時，制冷量78 kW，水流量為20 m3/h。故選1臺ZWLQ-20模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器滿足泵站設(shè)備正常運行，另1臺作為備用。

2）技術(shù)供水系統(tǒng)管道增壓泵的選型。一般情況下，按5℃溫差來確定水流量（或按主機參數(shù)表中的額定水流量），主管道按主機最大能力的總和估算，分支管道按末端名義能力估算。根據(jù)《能力比摩阻速查估算表》，選定管型及管道泵。

選取水泵時要根據(jù)“流量——揚程曲線”來確定，但揚程和流量不能超出所需太大（一般不超過20%），那么，水泵的揚程即為40.66 m，故選用40 m揚程增壓泵較為合適。

2　改造方案中關(guān)鍵技術(shù)要求

2.1　補充供水水源要求

冷卻機組補水使用純凈水進行補水，一是純凈水硬度和酸堿度較小，對管道壁和機組軸瓦冷卻器的腐蝕性較小不容易產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象；二是純凈水水質(zhì)較好無雜質(zhì)，不會造成管道堵塞；冷卻系統(tǒng)運行屬于循環(huán)封閉式，在運行時的水量幾乎無損耗，且冷卻機組系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有高位補水箱，只需要在開機運行前給補水箱注滿水即可。

2.2　對冷卻機組裝置安裝要求

1）冷卻機組裝置置于室內(nèi)或者封閉空間，以免陽光直照；機組安裝在地面上時，嚴(yán)禁安裝在低洼之處，機組基礎(chǔ)高于地面至少300 mm；機組周圍應(yīng)有不少于800 mm的檢修空間；機組周邊應(yīng)留有通風(fēng)空間，以便能與外界空氣保持良好的對流熱交換；機組機座應(yīng)平整，并設(shè)置排水溝，以排除凝結(jié)水、化霜水和雨水；機座上應(yīng)放置防震減振墊。2）鑒于冷卻機組供水為封閉循環(huán)系統(tǒng)，對增壓泵增設(shè)變頻控制。3）輸水管道采用熱鍍鋅鋼管，防止管道老化或銹蝕；主管道需多加固定卡箍或活接，以便檢修維護。

3　冷卻機組系統(tǒng)

3.1　冷卻機組系統(tǒng)組成

原供水系統(tǒng)由供水泵通過管道對上油缸、下油缸同時供水，冷卻水通過管道直接排到前池中。改造后電機上油缸、下油缸冷卻則由ZWLQ-20模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器實現(xiàn)循環(huán)冷卻供水。該系統(tǒng)由ZWLQ-20軸瓦冷卻器、進水管道、回水管道、減震接頭、管道增壓泵、過濾器、自動放氣閥、膨脹水箱、自動補水裝置、排污閥及若干閘閥、逆止閥和管道等組成。

3.2　系統(tǒng)運行原理

從水泵機組油缸內(nèi)流出的回水在管道增壓泵的作用下通過ZWLQ-20軸瓦冷卻器進行冷卻（通常冷卻至18℃），流入主機組進水管道，在機組上下油缸內(nèi)流動帶走機組運行產(chǎn)生的熱量，再經(jīng)回水管回到軸瓦冷卻器，實現(xiàn)了主機組的冷卻循環(huán)供水。

3.3　冷卻機組系統(tǒng)優(yōu)點

ZWLQ-20模塊化風(fēng)冷水型軸瓦冷卻器由進口壓縮機、水側(cè)換熱器、風(fēng)側(cè)換熱器及自動控制單元組成的完整系統(tǒng)，主機采用進口的全封閉壓縮機，內(nèi)置多種保護裝置，保證機組長期安全運行；換熱部分采用波紋親水鋁翅片串紫銅管結(jié)構(gòu)，承壓高、換熱效率佳、結(jié)構(gòu)緊湊；控制部分采用微電腦控制，動作靈敏可靠，自動化程度高，具有高低壓、失壓、斷水、缺相、過載、欠電壓、防凍、壓縮機內(nèi)設(shè)溫度控制保護等功能；冬季智能除霜，可對循環(huán)水的凍結(jié)進行遠(yuǎn)程監(jiān)測。

4　改造后的特點

改造后的冷卻機組系統(tǒng)具有溫升均勻、能耗低、無堵塞、無污染、噪音小，管路安裝方便、美觀。系統(tǒng)中可以設(shè)定管道回水溫度，當(dāng)回水溫度不高于設(shè)定溫度時，軸瓦冷卻器的壓縮機就不工作，達到節(jié)能效果；安裝在軸瓦冷卻器出水管上的自動補水裝置，當(dāng)管道內(nèi)冷卻水自然損耗時，可自行進行補水；在管道增壓泵之前的過濾器可以過濾掉管道內(nèi)、主機組冷卻盤管內(nèi)的雜質(zhì)；軸瓦冷卻器前的減震接頭和軸瓦冷卻器底座的減震墊片可以最大限度地減少軸瓦冷卻器運行時產(chǎn)生的震動，保護軸瓦冷卻器和管道不受損害；自動排氣閥可以及時排除管道內(nèi)循環(huán)水因氣溫和外界因素產(chǎn)生的氣體等。