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大浦抽水站技术供水系统循环供水改造及应用

2020-05-05

中国新技术新产品 2020年4期
关键词:集水廊道用水量

(1.连云港市临洪水利工程管理处,江苏 连云港 222000;2.徐州水利工程建设有限公司,江苏 徐州 221006)

1 工程概述

大浦抽水站位于江苏省连云港市海州区北郊,是以排涝为主的泵站。在外来高水行洪挤占大浦河涝水排泄出路时,抢排市区涝水,为市区防洪排涝提供强排工程保障。实现抽排大浦河流域122 km2的洪水内涝、在新沭河高水位行洪时强排市区涝水的中型泵站工程。泵站装有1600ZLB-11.2-5 型立式轴流泵,配套TL800-20/2150 型800 kW 同步电机6 台套(含一台备用机),总装机容量4 800 kW,总流量48.0 m3/s[2]。

2 技术供水的要求

技术供水对象是主电机上下油箱冷却器用水、水泵填料函润滑用水、水泵导轴承润滑用水、站内生活用水及辅机用水。工程运行期在每年主汛期,季节性较强,年利用时间较短。依据工程设备用水量及水压要求:主机泵上、下油箱冷却器用水量10 m3/h,水压0.15 MPa~0.2 MPa,全站6 台机组全部运行时用水量为60 m3/h。

水泵导轴承润滑冷却用水量2.0 m3/h,水压0.15 MPa~0.2 MPa,全站6 台机组全部运行时用水量为12 m3/h。水泵填料函润滑冷却用水量1.5 m3/h,水压0.15 MPa~0.2 MPa,全站6 台机组全部运行时用水量为9 m3/h。站内生活用水及辅辅助设备用水量3 m3/h,全站6 台机组全部运行时总用水量为84 m3/h[3]。从上述数据看,泵站技术供水用水量约占整个供水系统的85%左右,在机组运行中若技术供水出现故障而中断供水5 min,水泵导轴承缺水润滑就会干摩擦而损坏,会使机组主轴运转偏心,而产生超规机组抖动,随着断水时间延长,水泵的推力轴瓦因失去外部循环水的冷却温度升高而造成轴瓦镜面耐磨材料损坏,所以,技术供水是保证泵站机组正常、安全运行的首要条件。

3 原技术供水方案选择

大浦抽水站工程处河道是连云港市区的主要排污河道,水质无法作为技术供水水源,因此,只能接入市政管网自来水或采取地下水来作为机组技术供水水源。一是外接入市政管网自来水,可以很好地保证水源、水质,缺点是泵站工程所处市区北郊区管网供水线路较长,加之城市自来水管网老化,每年夏季用水高峰,在主汛期水源的可靠性无法保证。二是凿井抽取地下水,通过对水质检验,所含硫酸盐质量浓度为450.8 mg/L,溶解性总固体质量浓度为27 083 mg/L,pH值为7.2,氧化物质量浓度为14 165.8 mg/L[4],从检测结果看短期作为泵站技术供水水源是可行的。由于,泵站每年运行时间较短。井内水源得不到及时抽取和更换,水质和水量的可靠性无法满足技术供水水源要求。且长期使用经污染的地下水会对泵站设备造成腐蚀,会直接影响机组运行,进而酿成工程重大事故。从2010 年开始已经停止使用地下水作为技术供水水源。在管理区内开挖1 000 m3水塘作为备用水,从运行效果来看,其没有天然来水和达标水源补给,也无法作为备用水源使用,现改为管理所院内景观池塘使用。因此,外接入城市管网自来水为泵站主要水源,也是大浦抽水站技术供水水源。虽然管理所内现有的200 m3蓄水池蓄水配合接入自来水水源来调节,并采用变频恒压供水设备来对泵站技术供水,但每年机组运行时备水时间还是较长,加之长距离管道供水,常出现暂停部分机组待水状态,不能很好而有效的满足正常技术供水要求,严重影响工程效益发挥,大浦抽水站原技术供水图如图1 所示。

4 泵站技术供水系统存在问题

大浦抽水站工程于2002 年6 月投入使用,原技术供水是通过φ100 钢管从管理所院内200 m3蓄水池的水,直接泵送入供水母管,原泵站技术供水大部分经过电机冷却系统后回到冷却水回水母管直接排到泵站前池,另一小部分进入水泵橡胶轴承和填料函石棉盘根润滑用水后排到水泵层集水坑自流入集水廊道[1]。没有考虑到泵站机组冷却水的循环使用,造成水资源损失和浪费,也制约了机组持久可靠、安全稳定地运行,是该泵站技术供水中需要解决的主要问题。特别近年来随着国家对低碳环保,节能减排日益重视,在泵站工程安装与技改设计时就对主机泵系统、辅机设备系统、智能电气系统、自动化系统、厂房新风系统等都围绕节能减排做深度设计工作,在2010 年6 月投入使用的大浦第二抽水站工程已应用循环供水技术。

5 泵站技术供水系统改造方案

大浦抽水站有专用集水廊道,其总容积约750 m3,能安全有效的蓄水容积约500 m3,而该泵站每台套机组冷却用水量为6.6 m3/h,按设计要求,在原泵站集水廊道(集水廊道的有效蓄水容积最好应达到泵站全机组运行每小时技术供水用水2~3 倍)的前提下合理设计,能有效实现泵站循环供水系统,因此,该泵站完全可以利用集水廊道作为供水池供全站技术供水系统使用,而无需额外加建专用水箱,仅需改造泵站集水廊道和部分排水管道,将冷却水回水母管出水调入集水廊道和增设一套变频器自动化控制设备配2 台离心供水泵(互为备用),改造集水廊道为循环水池,组成循环技术供水系统,实现技术供水系统的循环用水自动控制,也间接形成大浦抽水站双路技术供水,大浦抽水站循环供水系统图如图2 所示。

图1 大浦抽水站原技术供水系统示意图

图2 大浦抽水站循环供水系统图

5 技术供水改造后循环供水工作原理

改造后的技术供水是采用一套威纶通变频器配两台供水泵,在正常工况下,循环供水池(改造后集水廊道)内装满城市市政自来水管网供来的干净的自来水,由威纶通变频器直接控制1#供水泵运行实行泵站技术供水变频恒压供水。当多台机组运行供水系统中供水量增加而压力不能满足技术供水水压时,2#水泵在威纶通变频器的控制下直接投入工频运行为供水母管提供供水基压,原本已投入运行的1#供水泵仍作变频运行来调节供水母管压力。技术供水中使用威纶通变频设备的基本工作原理是在技术供水母管上安装YTZ-150 远传压力表,可直接显示供水母管水压并将管道里的水压力信号转换成电压信号送到威纶通变频控制器中,威纶通变频控制器将远传压力表传达的信号比较并计算出差值,再经过智能化运算使供水水泵的供水压力维持技术供水水压的设定值在可控范围内,来实现泵站技术供水母管水压自动恒压供水[2],这种供水方式供水持久可靠,不受市政管网自来水的影响。

6 结语

大浦抽水站工程利用集水廊道改造泵站技术供水循环供水,该供水系统于2016 年投入使用,工程总投资12 万元。通过近三年的泵站机组运行检验,达到了预期的节能效果,实现了泵站技术供水自动运行,无须人工操作,减少人为误操作和提高技术供水保证率。对日后如何提高大浦抽水站集水廊道降温效果是该方案改造节能的措施重要环节,下一步,将计划相距50 m 远大浦第二抽水站集水廊道水源改造为与大浦一站集水廊道水源互供并加设回水母管管道散热系统,来不断完善和提高技术供水循环供水的效果。

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