浅谈淮安四站电机循环冷却水系统的设计与运行维护

马树齐 卢 飞

浅谈淮安四站电机循环冷却水系统的设计与运行维护

马树齐 卢 飞

一、概述

淮安四站是南水北调东线一期工程的第二梯级泵站，位于江苏省淮安市淮安区三堡乡境内，里运河与灌溉总渠交汇处。泵站安装4台叶轮直径2.9m的全调节立式轴流泵机组，单机流量33.4m3/s，配套电机功率2500kW，设计规模为100m3/s，总装机容量为10000kW。泵站采用肘形流道进水、平直管出水，快速闸门断流。每台机组独立安装一套循环冷却水系统为机组冷却器供应冷却水，电机油冷却器出口的高温水通过预埋管道进入安装于出水流道内的不锈钢冷却水管，出水流道冷却后的低温水经供水泵加压后进入用水设备。每套循环冷却水系统选用2台DFG50-160B/2/1.5型供水泵进行增压，互为备用。

二、系统结构及特点

淮安四站电机循环冷却水系统采用封闭式循环供水方式，主要由冷却设备、水泵、管道及监控等设备组成。

1.结构设计

淮安四站电机循环冷却水系统冷却设备结合淮安四站采用的肘形流道进水平直管出水设计，在出水流道导流墩至事故闸门之间的平坦闸底板上，安装一组DN50不锈钢冷却水管，冷却水管布置详见图1。水管采用平行盘旋安装，由7根单长6.1m的不锈钢钢管组成，形成全长43m的冷却水散热管组，管道之间采用不锈钢法兰联接，红纸板密封止水。闸底板上垂直水流方向间隔1.1m安装一根Ⅰ型支架，采用不锈钢化学螺栓固定在闸底板上，支架上安装不锈钢U形卡箍固定散热管道。

每台机组循环冷却水系统安装有2台互为备用的DFG50-160B/2/1.5型供水泵，置于水泵层。电机油缸冷却器的高温水进入管道内，通过管道与流道出水水流热交换降低水温，冷却后的低温水经供水泵加压后进入用水设备，如此不断

地进行循环。每台机组独立的循环冷却水系统使用供水母管相互联接，正常时阀门常闭，各套系统独立运行，遇有一套不能正常工作时可开启阀门，由其他机组供水泵供应冷却水，以提高系统的可靠性。此外，每套冷却水系统安装一套补水装置，由安装在屋顶的储水箱、自来水增压泵、管道闸阀等组成，主要用于向循环管道内进行补水，当管道内循环水遇有渗漏储量不足时打开补水阀进行补水。

循环冷却水系统管道主要由预设管道、冷却管道和连接管道组成。预设管道分为水泵层至流道预埋的管道和水泵层至电机层安装的管道；冷却管道即为安装于出水流道用于热交换的不锈钢管组；连接管道连接预设管道和冷却管道以及供水泵，并保证系统独立运行或备用运行。

为满足泵站运行自动化控制要求，每套循环冷却水系统在电机冷却器进水口和出水口均安装有温度传感器，即时测量水温并将信号送至机组PLC装置。每套系统出水口管道还安装有流量计，用于检查冷却水的供水流量。淮安四站循环冷却水系统流量一般控制在4.5～5.5m3/h之间，同时流量计通过开关量信号传递到PLC装置。系统的温度和流量信号通过PLC发送上位机，泵站运行管理人员通过上位机对系统运行状况进行适时监控。

2.系统特点

大型泵站同步电机油缸冷却器的冷却水系统一般有非循环式、循环式两类，其中非循环式分为河道取水和市政供水两种，循环式分开敞式、封闭式两种。一般大型泵站常采用离心泵抽取上下游河道水，经过过滤器（早期也有的泵站不使用过滤器，而只在取水口安装滤网），通过供水母管给每台机组供水。优点是安装较简单，造价低，维护方便。缺点是取水口经常被水草、杂物、水生物堵塞，造成冷却水供水量不足，需要定期进行清理；同时水中含有泥沙等杂质，长期运行对冷却器磨损较大，甚至可能磨通冷却器导致油缸内透平油受负压作用漏光。淮安四站采用封闭循环冷却水系统优点明显，没有河道供水取水口堵塞的问题，由于采用清洁、循环的自来水，对冷却水磨损的降到最低且用水量小。因冷却管道安装在出水流道内受泵站出水水流冲击，底板固定易出现松动后，可能会造成管道移位、接头漏水破坏循环等情况，需要进行检查维护，检查维护需要关闭闸门排空流道，维护不够方便。

三、运行维护

淮安四站建成后两次投入抗旱运行、一次投入南水北调运行，累计运行8180台时、抽水8.670亿m3，封闭循环冷却水系统为淮安四站安全可靠运行和发挥效益提供了保障。

1.系统运行

泵站开机运行前，检查并开启技术供水系统是重要工作之一。供水泵启动前先打开补水阀，合上供水泵总电源开关，合上供水泵现地控制箱电源，开启供水泵进、出水闸阀，启动机组1#或2#供水泵，检查供水母管工作压力，机组上下油缸供水压力在0.2MPa左右，流量为4.5～5.5m3/s；检查进出水管路、各闸阀开闭位置是否正确，连接应无漏水、无漏气现象；根据需要将手柄打在手动或自动位（手动位由现地控制，自动位由上位机控制）。泵站开机运行时，循环冷却水系统按照结构设计的原理工作运行。泵站中央控制室值班人员实时监测冷却水系统的温度、压力、流量等数据，运行值班人员按照有关规程和检查巡视制度对技术供水系统每隔1h进行巡视检查，记录现场仪表显示的温度、压力和流量等数值。如冷却水系统出现供水泵故障、漏水等情况时，通过现场巡视检查或上位机故障报警即可发现，可采用备用供水泵或其他机组供水泵供水，以确保冷却水系统安全可靠运行。

2.检查维护

淮安四站循环冷却水系统的检查维护主要有日常检查、定期检查和故障维修几种。

日常检查中采用每周一次试运行检查的方式，检查供水系统的运行状况和循环管道的密封情况。水泵开启后检查供水压力及供水流量，如果供水流量水压均很低，可判断管道内水量不足，须打开补水阀补水；如果补水1h后运行压力和流量仍不足，循环管道可能出现漏水，需要进一步的检查和维修。

除了日常检查外，每年汛前都会对冷却水管开展水下检查。检查时将机组的检修闸门放下，同时锁定处于关闭状态的两道快速闸门，放下潜水泵排空出水流道内的积水后进入流道内检查冷却水管情况。

图1 冷却水管平面布置图

循环冷却水系统的冷却水管安装于出水流道的底板上，管道和固定件始终置于水下。机组运行时受水流的冲力较大，长期运行时一旦出现管道松动就可能造成管道接口密闭失效，淮安四站在运行时曾因冷却水管固定不牢致管道漏水造成个别机组冷却水系统无法使

用。开机运行结束后，进入出水流道检查发现固定于底板的支架与管道之间的U形卡扣断裂，导致冷却水管松动，在水流的巨大能量冲击下，部分管道移位变形甚至损坏。管理单位针对故障情况，提出了维修加固方案。利用原有与底板连接的不锈钢支架基础，对松动支架重新进行安装固定，取消原有单个的U形卡扣，采用5mm不锈钢钢板制作的整体卡扣，管道安装好后直接将整体卡扣焊接在支架上，管道经过卡板时点焊固定。每台机组冷却水管道经过维修加固后，整体性和强度大大提高。2012年抗旱运行后，经过水下检查，流道冷却水管状况完好。

四、结语

过去的泵站电机冷却水一贯采用抽取上下游河道水直供的方式，取水口经常被堵塞易造成冷却水量不足，危及机组安全。淮安四站封闭循环冷却水系统简洁、可靠，每台机组单独运行，降低了运行管理成本，延长了油冷却器的使用寿命，降低了供水系统的耗电量，改进了循环供水方式中散热器放置于上游河道不便检修等问题，提高了主机冷却系统的可靠性，充分发挥了泵站的工程效益■

（作者单位：江苏省灌溉总渠管理处223200）