張新江 陳志林 石家魁 胡金偉 劉志超 紀成龍

摘 ? 要：受限于特殊地理環(huán)境及較高環(huán)保要求，沿海發(fā)電廠在設計階段面臨諸多難題，特別是給水泵站的設計與建設，常規(guī)方案已無法滿足其工程需求。鑒于此類問題的普遍性與特殊性，本文提出一種海中高架式無泵房泵站建設方案。相比常規(guī)站內給水泵房占地面積大，工程量繁重的特點，新方案在保證給水泵工作性能的同時，可以最大程度的減小占地，而且無泵房泵站的施工方案也可以大幅減少建設成本，便于施工。此外，本文依據水文條件對其設計的可行性及泵型選擇的合理性進行了分析。因此，該方法還可為今后同類電廠泵站的設計、設備選型提供理論參考。

關鍵詞：補給水泵 ?選型 ?泵站 ?電廠工程

中圖分類號：TV675 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0041-03

Abstract： Due to the special geographic environment and high environmental protection requirements， coastal power plants are facing many difficulties in the design stage， especially in the design and construction of water supply pumping stations. Conventional schemes have been unable to meet their engineering needs. In view of the universality and particularity of this kind of problem， this paper puts forward a construction scheme of sea elevated pumping station without pump house. Compared with the conventional pumping station， the new scheme not only guarantees the working performance of the pumps， but also minimizes the occupation of land， and the construction scheme of the pumping station without pumping station can also greatly reduce the construction cost and facilitate the construction. In addition， according to hydrological conditions， the feasibility of its design and the rationality of pump type selection are analyzed. Therefore， this method can also provide theoretical reference for the design and equipment selection of similar power plant pumping stations in the future.

Key Words： Supply water pump; Type-selection; Pumping station; Power plant project

水源是電建工程選址決定因素之一。選址過程中既要保證電站高效運行，又要兼顧工程造價及環(huán)境保護，而給水泵站因其造價高、體積大是整體建造工程的重要環(huán)節(jié)。隨著淡水資源匱乏問題日趨嚴重，越來越多的電廠選擇建在沿海地區(qū)，利用海水冷卻。然而沿海電廠因其地理位置的特殊性，環(huán)保要求高，可使用建設面積小，使得占地面積大，施工工程量多的常規(guī)給水泵站建設方案已無法滿足實際需求。綜合考慮環(huán)保需求、地域限制、建設成本等因素，尋找一種適用于沿海地區(qū)給水泵站的設計方案已成為一個熱門問題，而且新型給水泵站的設計研究具有很強的現實意義和經濟效益，使得更多的學者不斷開展深入研究工作并提出了相應的優(yōu)化設計方案。文獻[1]結合典型實例，論述了無泵房泵站比一般泵房泵站有占地少，投資低的巨大優(yōu)勢，并從技術、經濟、安全、安裝、維護、環(huán)境因素等方面闡述了無泵房泵站在設計中應遵循的原則及注意問題。文獻[2]中對其泵站擴建工程水泵設計選型過程中存在的問題，進行科學有效的分析，并結合一級泵站擴建工程實例，闡述了水泵設計選型工作的重要性，提出一級泵站擴建工程水泵設計選型要點。文獻[3]針對某百萬機組海水水質循環(huán)水泵泵殼裂紋情況進行分析，從材料的化學成分、力學性能、焊接工藝等多方面分析泵殼裂紋的原因，提出了相應的防范措施。除上述研究外，還有部分學者針對水泵所處水位變化，流量波動及泵自身啟停方式等安全運行的細節(jié)問題進行了深入研究[4-6]。上述研究雖已提出了無泵房設計理念并對沿海電廠泵站建設問題給出了部分解決措施，但整體方案設計中仍缺乏對泵站的選址、環(huán)境評估等細節(jié)問題的考慮，且對后期運行及維護缺乏針對性的措施。

本文針對沿海電廠所處的特殊地理位置，對廠址條件等問題進行分析研究，提出一種海中高架式無泵房泵站的整體設計方案。對比常規(guī)廠內給水泵站，新的設計方案在確保給水泵安全運行的前提下，不僅占地少、造價低，同時也極大地減少了對沿海環(huán)境的影響，具有較強現實意義及可實施性。此外，文中對泵的選型和參數選擇進行了理論論證，論證結果從理論上說明了此方案的可行性，為此類地區(qū)的機組設計提供了參考方案。

1 ?傳統電站泵房設計方法

傳統給水泵站多采用單層或多層泵房泵站，泵房凈高不低于4m，采用常規(guī)引水管取水的形式，其變頻器、控制柜等均設置于室內，此種設計方式即占用土地又增加投資，在沿海、山區(qū)等特殊環(huán)境中不僅建設難度大且不便于后期維修與擴建[7]。

某電站項目擬新建2×660MW超臨界燃煤機組，建設地址位于土耳其伊斯肯德倫灣，同步建設脫硫、脫硝設施，因場地限制無法在原址擴建。而本項目因東臨保護區(qū)，其近海岸禁止建設永久建筑，采用常規(guī)建設方式不僅擠占廠內空間，其泵站深度也將超65m，即使緊貼保護區(qū)區(qū)域，泵站深度也超過40m，大大增加施工成本及施工難度，已經成為電廠建設施工過程中的最大難題。

2 ?高架式無泵房站設計方法

2.1 高架式泵站的選擇

鑒于上述因素，傳統電站泵房設計方案并不適用于該工程?？紤]到該地區(qū)海域潮差小，海流慢，長期有效波浪高度不超過2.0m。同時，由于碼頭至廠區(qū)輸煤棧橋的存在，也為輸水管道敷設及后期設備檢修提供了便利。因此，本工程選擇采用高架式泵站建設方案，可以有效避免廠內建站的缺點。雖然高架式泵站運行維護相對不便，但取水海域選擇自由度高，能保障電廠水質，此外該區(qū)域其他電廠的循泵房有采用無泵房設計的成功先例可以借鑒，故此補給水泵站采用高架式無泵房設計方案。

2.2 補給水泵站布置

本工程將高架式補給水泵站布置在海中約-7.00m等深線處，距岸邊約370m。平臺由混凝土柱支撐在海面上，海水直接從平臺下流過，泵站與電廠之間通過電廠至碼頭的運行檢修道路相連。根據《火力發(fā)電廠水工設計規(guī)范》（DL/T 5339-2006）中泵房防洪標準要求，泵房±0.00m層標高應為頻率1%潮位+頻率2%浪高+超高0.5m，且不應低于0.1%潮位[8]。本工程頻率1%潮位為1.20m，頻率2%波列、累積頻率1%的浪爬高3.50m，經計算泵站平臺的最低標高為5.20m，高于0.1%潮位1.80m。本工程補給水泵站平臺標高為5.85m，與道路標高一致，免受潮水、波浪影響。

2.3 泵站攔污設施

為了保證取水安全，為防止水泵傷害海洋生物，同時避免大型海生物損毀取水設備，泵站運行時除了用加氯驅趕海洋生物外，設計時還在設備下部設置防護、攔污設施[9]。

其具體方式是首先在平臺水下外圍部分設置支撐框架，框架固定在平臺外圈立柱上，架外覆設纖維攔魚網。同時根據泵站水下地形特征，攔魚網的網衣按梯形圍欄方式設置，即網衣最下端根據水深變化裁剪。此外，施工時，根據現場潮流和地形的實測數據，對網衣形狀進行調整，保障有效攔截。同時攔魚網還可噴涂防生物附著涂料。在海蜇、魚類較多的季節(jié)，噴涂后的網衣可連續(xù)2～3個月發(fā)揮防止生物附著的作用。

攔魚網的規(guī)格、設置及維護有一定標準。每塊攔魚網寬約3m，兩塊攔魚網之間搭接寬度不小于0.5m;攔魚網使用聚乙烯無結網衣，網目尺寸75mm，網衣上綱繩索為直徑18mm聚乙烯繩，以0.5m間隔與網衣連接，另一端系結在泵站平臺上;網衣下綱繩索直徑為13mm，每塊攔魚網連接1個錨碇塊，自重約1噸，錨碇塊上設有系攬環(huán)，利用纜繩固定在平臺欄桿上，網衣后有支撐框架，這樣可以保證網衣的穩(wěn)定性。換網時，利用平臺周圍的2t單軌吊將海底錨碇塊吊起，把錨碇塊上的單片網衣解下，再將新網衣兩頭分別綁在錨碇塊和平臺上，將錨碇放回原處即可完成換網工作。通過試驗驗證，網衣使用操作得當，壽命可達7年。纖維攔魚網進水面積大，大大降低了清理維護的頻次，工作量小，且對海域無太大的影響，取水安全性高。

2.4 高架式補給水泵站結合輸煤棧橋及道路設置

平臺與棧橋間距1m，運行時以寬約1.2m花鐵蓋板覆蓋作為通道，需要對平臺與棧橋間的水下攔魚網進行清理或更換時，移去蓋板，采用前述方式吊起清理即可。為便于檢修維護，泵站平臺上還設有2套10t電動單軌吊，以供補給水泵檢修起吊使用。

高架式補給水泵站平臺排水通過周圍設置的排水溝，攔魚網在平臺上沖洗后，沖洗水經排水溝流入集水坑（800mm×800mm），集水坑內設有攔污籃，攔截水中的垃圾，沖洗水則流入平臺下的海中。

3 ?補給水泵參數選擇

因工程補給水泵站采用露天布置，不設上部結構，平臺平面尺寸32m×14m，平臺地坪以下至海底深約13m。補給水泵站平臺擬通過水下18根立柱支撐，立柱間距6m。泵站設有4臺補給水泵（采用立式長軸泵），3用1備。泵的選型依據為。

（1）模型選用已有凝結水泵的首級，汽蝕余量小，泵的淹沒深度小，從而使泵的結構長度短，運行安全可靠;

（2）葉輪采用雙吸，可以平衡掉大部分的軸向力，對軸承的沖擊小，保證運行的可靠性;

（3）補給水泵效率的計算依據及揚程、流量的修正。

為保證選型的準確性，需要對泵的效率進行修正，即由模型試驗結果換算至原型，從而使選型結果更為精確。本文效率選型相似計算公式為：

式中，DM為模型泵流動斷面尺寸，DP為原型泵流動斷面尺寸，HM為模型泵揚程，HP為原型泵揚程，ηM為模型泵效率。

本工程選取的參數為Q=2450m3/h，H=80m，N=800kW，v=6kV。效率曲線及淹沒深度曲線見圖1和圖2。

從圖1和圖2可以看出，本工程選取的補給水泵，參數合理，具有較高的效率，經濟性優(yōu)良，同時，由于具有較小的淹沒深度，從而減少了泵的相對結構長度，有利于泵的安全運行。

4 ?結語

本文針對沿海電廠特殊地理位置，提出一種海中高架式無泵房泵站設計方案，對比常規(guī)站內給水泵，不僅減少了占地面積，節(jié)約施工成本，而且在保障水質的前提下增加了泵房選址的靈活性。同時，為說明此方案的可行性，文中以某項目為研究對象，對其采用高架式無泵房補給水泵站設計的可行性、經濟性進行了探討。在考慮到系統安全性的同時以最大限度地節(jié)約投資。最后通過理論分析對泵的選型和參數進行了論證，論證結果不僅此方案其可行性的有力支撐，也為以后沿海機組的無泵房設計建設提供了參考。

參考文獻

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