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浅谈朝东圩枢纽机组冷却水系统优化研究与应用

2018-12-05朱海锋郭军沈鹏沈冲高

治淮 2018年11期
关键词:冷却器冷却水泵站

朱海锋郭 军沈 鹏沈 冲高 亮

一、前言

朝东圩港水利枢纽位于江苏省张家港市大新镇朝东圩港长江口,是张家港市引江和排涝的重要水利设施,工程于2006年底建成投运,2016年实施改造。泵站采用双向X型流道,安装2台套立式定桨轴流泵,配套安装一套冷却水系统,主要用于主电动机冷却和水泵导轴承冷却润滑。

二、原方案分析

1.原方案原理

泵站机组冷却水系统原设计方案采用一次性冷却方式,冷却水源取自下游河道,取水口设置格栅拦污,在供水泵进口侧管路设置Y型管道除污器,用于过滤水中泥沙等杂质,冷却水经机组循环后直接排入上游河道。原方案设计如图1。

2.原方案缺陷

经多年运行发现,水泵冷却水装置出现了供水流量偏低、水压力不足、冷却效果差、机组温度升高等问题。针对发现的问题,经调查研究,原因主要是设计方案存在几点缺陷:一是下游河道取水不合理,下游河道水草、杂物和水生生物较多,设备运行时,极易造成取水口格栅堵塞,导致取水不畅;二是过滤方式不科学,河水中含有管道除污器无法过滤的细小泥沙,机组长时间运行后,泥沙极易在冷却管道中淤积,导致管道受阻,水循环不畅,供水压力达不到要求,冷却效果差,机组温度升高,危及设备运行安全,且清理难度和工作量较大;三是冷却方案不可靠,采用下游河道水作为冷却水源,水温受环境影响较大,夏季高温时,水温超过25℃,冷却效果不明显。

三、方案研究与比选

针对出现的上述缺陷,开展了水泵冷却水系统改造方案研究,并对研究结果进行比选,旨在通过最小的资金投入、最简易的施工,改造出最优的冷却水系统。

1.第一种改造方案

采用自来水作水源,改善水质,设置循环水池进行蓄水沉淀,安装板式冷却器冷却,并配置自动滤水器过滤。设计方案如图2。

该方案优点是板式冷却器无需用电,不消耗电能,且能解决原方案缺陷。但结合工程实际,此方案存在几项缺点:(1)循环水池需要占用较大空间,泵站空间紧凑,实施困难;(2)原冷却水系统管路均为焊接连接,增设自动滤水器和板式冷却器需对原有管路进行切割,工作量较大;(3)自动滤水器与板式冷却器设备一次性投入成本较高,改造不经济。

2.第二种改造方案

仍采用自来水作水源,改善水质,设置流道冷却水管,选用Y型管道除污器过滤。设计方案如图3。

该方案优点是利用布置在流道里的环形管道进行冷却,节能环保,但在该项目中应用存在以下缺点:(1)流道冷却水管布置需将流道水抽空才能施工布置,施工难度大、成本高;(2)流道冷水管与系统管路对接,需在泵站连轴层混凝土面开孔,连轴层在水下,所以对开孔部位的防渗要求高,一旦防渗不好,影响泵站安全运行,改造风险较大。

3.第三种改造方案

图1 原方案设计图

图2 第一种设计方案图

图3 第二种设计方案图

图4 第三种设计方案图

图5 最佳设计方案图

图6 电机温度曲线对比图

仍采用自来水作水源,改善水质,选择空调冷却器冷却。设计方案如图4。

该方案优点是利用模块化空调冷却机组冷却,冷却效果显著,且对原有冷却水系统管路改动较小,施工容易。缺点是泵站无备用水源,对市政管网自来水的可靠性要求较高,一旦停水,将影响泵站机组正常运行。

四、方案改进与效果

1.改进方案

通过以上三种设计方案的对比分析,确定采用第三种改造方案,并对此方案作进一步改进,在管路上增加一只体积相对较小的密闭水箱,一旦自来水停水,可以临时应急向水箱里补充河水,并通过增设的Y型管道除污器过滤杂质。设计方案如图5。

该方案关键在于空调冷却器和冷却供水泵的选型要合理。经调研,设备选型如下:(1)空调冷却器选型。空调冷却器选用SJF型风冷涡旋式轴瓦专用冷水机组,涡旋压缩机、关键零部件及电气控制元件均系美国著名品牌,性能可靠;换热器效率高;微电脑智能控制稳定。(2)冷却供水泵选型。根据水泵特点,确定了冷却供水泵流量为30m3/h,扬程45.5m,泵型由原来的自吸泵改为立式轴流泵,流量和压力均有效保障。

2.改进后效果

通过运行观察和改造前后数据比较,改造后的冷却水系统消除了原有的缺陷,并在耗电量、噪声以及冷却效果等方面都有了明显的成效,改造后的冷却水装置具备温升低、能耗小、无堵塞、噪声低、管路连接简便和操作可靠等优点。电机温度对比如图6。

五、结语

通过对朝东圩港水利枢纽水泵冷却水系统问题分析与研究,立足于科学、经济、先进和简便等目标,提出了改造设计方案并充分开展研究比选,得出了针对性强、科学性高的最优冷却水系统改造方案,为今后同类型工程的设计和改造提供参考

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