引黄泵站技术供水系统节水节能改造

舒立华1王肖肖1相 彬1王兴英2

山东省调水工程运行维护中心博兴管理站，山东博兴256500；2.博兴县城乡水务局，山东博兴256500）

摘要

本文通过打渔张引黄泵站为实例，因地制宜改造技术供水水源方式供水，同时主电机采用RA冷却系统后的技术供水系统，将对机组安全运行、系统长期安全维护、延长机组使用寿命等方面产生极大社会效益。同时，在节约能耗方面也将产生极大的经济效益，在引黄泵站中有推广价值。

引黄泵站 技术供水 节水节能

1.打渔张泵站技术供水系统简介

引黄济青工程自滨州市博兴县打渔张引黄闸引取黄河水，途经滨州、东营、潍坊、青岛4市、10县（市区），至青岛白沙水厂，全长290公里。2003年，新辟输水线路310公里，与引黄济青工程连通，开辟了胶东地区引黄调水工程。输水线路总长600公里，形成了引黄、引江与调引当地水的联合调配工程体系。打渔张泵站是调水工程的首级泵站，泵站枢纽工程等别为Ⅰ等，泵站建筑物级别为 1级;泵站设计流量：36.00 m3/s，校核流量：39.6 m3/s，泵站扬程为4.02～7.42m。泵站安装5台1700ZLQ-6立式轴流泵，配套5台900kW同步电机，设计运行方式为四用一备，总装机容量4500kW。

打渔张泵站机组现有技术供水是利用2台潜水泵从泵站东南角自来水水池直接取水，对电机上油缸、下油缸冷却供水和填料函、水泵的水导轴承进行冲洗润滑，运行方式是一用一备。

水源为自来水，但因是开式循环系统，设备运行期间，每天消耗掉近1344m3自来水，金额3360元（我地区自来水每立方2.5元），造成了较大的水资源浪费。同时，自来水中含铁、氯等杂质及较多微生物，极易造成管路及设备的锈蚀和堵塞。因此，打渔张泵站技术供水系统迫切需要改造。

为解决以上问题，电机轴瓦冷却系统拟采用冷水机组密闭循环冷却方式，以达到制冷量自动化控制、纯净水密闭循环、节能降耗等效果。填料函及水泵的水导轴承供水采用过滤处理后的低渠水冲洗润滑，以达到供水机组安全运行、泵站安全生产的目的。

2泵站主电机技术供水系统改造

为了达到更好的净化效果，满足对引黄泵站技术供水的要求，对打渔张泵站主电机和水泵润滑技术供水系统作了一下的技术改造。

    2.1泵站主电机技术供水设计方案

2.1.1设计参数

打渔张泵站主电机参数和电机轴瓦冷却水量参数如下表

电机供应商	电机数量	单机冷却水量	冷却水温度	供水 压力	合计 冷却水量
华博阳光	4+1台	10m3/h	≤33℃	0.2MPa	40 m3/h

根据上表参数计算，共需冷却水温在低于33℃时的水流量40m3/h。

所需制冷量为：40m3/h×3℃×1.163≈140kW 

  根据以上要求，选用型号为RA-450HP的冷水机组，该设备在环境温度35°时，按进水温度25°，出水温度22°设置时，制冷量为140kW，水流量为40 m3/h。故选1台RA-450HP冷水机组可满足泵站   机组正常运行，另设1台冷水机组作为备用。（待备用泵运行时，可启用备用制冷机组。

2.1.2冷水机组

RA-450HP型冷水机组，制冷量最大可达140kW，该冷水机结构紧凑，方便移动。工业冷却机最为客户所欢迎的是具备微电脑智能控制，温度值数字显示，任意可调。采用进口松下压缩机，内置安全保护，运行可靠,效率高,噪音低，省电耐用。

冷水机组技术参数如下表：

名称	标准	备注
冷却水流量（m3/h）	40
进水温度(℃)	25
出水温度(℃)	22
制冷量（kw）	140
压缩机功率（kW）	37.7
冷冻水出口（DN）	80
稳压罐容量（L）	150L(单独安装）
水泵功率（kw）	4.0（单独安装）
输入电源	三相3N-380V/50HZ
安全保护	压缩机过流保护，流量报警，超温报警
制冷剂	R22
节流器	毛细管，膨胀阀

外形尺寸长、宽、高分别为 2720、1100、1870（mm）,净重1150kg。

主机采用进口日本松下压缩机，内置安全保护，运行可靠,效率高,噪音低，省电耐用，使用寿命长。微电脑智能温控器，采用高精度数字显示，能精确控制水温±1℃。设定温度值范围3～50℃，数字可调，任意设置,自动补水，自动控温。冷水机组冷凝器采用套管式，套内螺纹铜管，设计合理，换热效率高。风冷机组散热冷排，由翘片上行列管组排，制造时采用二次翻边翘片机械涨管工艺和先得换热器生产线，保证优质高效。静电喷塑外壳，欧化设计，美观大方，外表板采用快速拆装形式，方便使用和维护。

一台机组内配置1台加压泵，经过计算管网系统阻力，充分考虑沿程损失，选用QDL32-2型不锈钢立式泵，流量Q=40m3/h 扬程H=27m 功率N=4.0kW。加压泵采用自动运行方式，较大范围的节约能耗。

2.1.3净水系统

采用RO-0.5T-AT产品，每小时可产净水量0.5吨。配备150L压力罐，同时可以给系统自动补水。

2.1.4水过滤系统

采用100T/H袋式过滤器，每小时可生产洁净水100吨。从低渠提取的渠道水，经袋式过滤器处理后打入原储水池，再由加压泵打入系统，用于填料函、泵的轴瓦冲洗润滑。

2.2施工方案

2.2.1采用的主要规范和标准

施工中严格按《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）、《室外给水设计规范》（GB50013-2006）、《泵站设计规范》（GB50265-2010）等相关规范要求施工。

2.2.2冷水机组的安装

现技术供水系统由自来水池取水，对电机上油缸、下油缸冷却供水和填料函、水泵的水导轴承进行冲洗润滑。改造后，上下油缸冷却系统为闭式循环系统，对电机上油缸和下油缸进行循环冷却供水。为了避免噪声及产生的空气对流，冷水机组建议安装于主厂房南侧，需用空间约长10m宽5m高3.3m,地面混凝土厚约200mm。根据机组尺寸，预制混凝土安装基础，略高于地面即可。两台机组并联安装，一用一备。上部空间留有0.5 m，并加装2台轴流风机，利于机组散热通风。

冷水机组并联安装。水源是自来水经通过净水器净化后注入水箱，对初始系统管路注水。后期冬季如需防水，可在使用前生产纯净水给系统补水。净水器系统设计0.5T/H,可在3小时内完成系统冲满水的工作。

2.2.3系统管路安装

1）管槽开挖：按施工线路设计和高程开挖，干、支管槽宽不小于50cm，槽深不小于100cm；清除管槽底部石块杂物，并一次整平；管槽经过岩石、卵石等硬基础处，槽底超挖20cm。清除砾石后再用细土回填夯实至设计高程；人工挖土料堆置管槽一侧；固定墩坑、阀门井开挖与管槽开挖同时进行。

2）管道安装按干、支、毛管顺序进行；按设计要求将管道平顺放入管槽内，不悬空和扭曲。

3）塑料管安装前，对规格和尺寸进行复查；管内保持清洁；使用专用割管器垂直切割管材，切口应平滑，无毛刺、毛边；用笔在管材热熔端按所需长度划线；用与熔接管材口径相配套的加热头配好热熔器，并接通电源预热；等热熔器工作温度指示灯亮后，同时无旋转地将管材与管件插入热熔器内，并达到所划线的标志处；达到规定加热时间后，立即将管材与管件从热熔器上同时取下，迅速无旋转地将管材插入管件定深度。

4）金属阀门与塑料管连时，法兰连接管外径大于塑料管内径3mm，长度不小于2倍管径，一端加工成倒齿状，另一端牢固焊接在法兰一侧；将塑料管端加热后及时套在带倒齿的接头上，并用管箍上紧；直径小于65mm的管道用螺纹连接，并应装活接头；直径大于65mm以上阀门安装在底座上，底座高度为15mm。

5）阀门、管件安装，法兰中心线与管件轴线重合，紧固螺栓齐全，能自由穿入孔内，止水垫不阻挡过水断面；管件及连接处无污物、油迹和毛刺；没有使用老化和直径不合规格的管件。

6）管道工程考虑利用泵站原有供水系统支管（安装前进行可利用性检查并进行管道清理），由新的主管与各机组进、出水支管连接管。设计DN100主管道自机房向北21米，转弯向西20米进入阀门井。自阀门井向北伸1米向下延伸2米再向北进入主厂房地下一层，与原技术供水预留口对接。新安装DN100供水主管道，电机冷却供水支管仍采用原DN80供水管，机组加装管道示流计、电动闸阀等设备，确保泵站自动化系统可以采集到数据，保证开机流程和机组运行参数正常。经过滤至原水池，保证原水泵填料函供水管。管路采用镀锌钢管，安装到位后美观实用。管道适当位置设置活接头，以便把管道分成多段，方便检修更换。管道通过支架固定于墙壁上。

7）室外管道进行保温处理，安装电伴热恒温系统，采用智能温控箱自动控制，并在外层采用PPR保温材料，避免冬季管道冻裂。

2.2.4电气部分安装

配电柜1台，分别给冷水机组、软水系统，净水系统、补水系统、电伴热系统、PLC信号采集上传系统、照明系统供电，安装在机房内，冷却机组旁，方便操作，维护。冷水机组安装在冷水机房内，接入主电缆为VV-1-4×35+1×16，从副厂房低压室至控制柜约为100m；控制柜内主电源接入空气开关200A，1、2#冷水机组各由100A空气开关控制电源接入，电缆用VV-1-4×25+1×16，从控制柜至冷水机组约60×2根=120ｍ；其他电路各由32A空气开关控制。

2.2.5净水补水装置安装

净水系统内设置150L稳压罐水箱，净水器通过压力控制自动补水， 安装于冷水机房，解决冷水机组循环系统初运行系统注水及补充水源的问题。

PLC信号采集系统与原系统对接采用485接口，可实现信号采集上传、远程监控等功能。  

3打渔张泵站主水泵技术供水改造

打渔张泵站是引黄泵站，前池水含沙量极高不能用于水泵技术供水，主水泵技术供水是当地自来水为唯一水源，且存在停水问题，又加之自来水中含铁、氯等杂质及较多微生物，极易造成管路及设备的锈蚀和堵塞。因此，打渔张泵站技术供水系统迫切需要改造。

打渔张泵站枢纽工程有5km高输沙渠和6km低输沙渠，高、低输沙渠的末端都进入渠首沉沙池，所以高、低输沙渠末端是相通的，通过泵站高输沙渠扬水，低输沙渠就有回流，黄河水在地输沙渠中流速减缓，有一定的沉沙功能。打渔张泵站管理所新建两个技术供水池，一个是沉沙池，另一个是净水池，我们用管道将地输沙渠的水引入沉沙池，经过沉沙后进入井水处处理，用于填料函及水泵的水导轴承供水采用过滤处理后的低渠水冲洗润滑，以达到供水机组安全运行、泵站安全生产的目的。

4.改造后的性能效果

4.1确保机组运行安全可靠

改造后的冷却系统具有温升均匀、能耗低、无堵塞、无污染、噪音小，管路安装方便且美观，系统为封闭式循环，冷却水在管道中经管道循环泵增压，增加动力后进入冷水机组制冷后，由出水管道流入主机组冷却器，在冷却器内进行热交换，把主机组冷却器内因主机组运行产生的热量带走，经管道回水管再经过过滤器、管道增压泵、冷水机组，从而实现对主机组的冷却且干净无污染，无杂质，循环水重复利用。

冷却效果好，延长泵组使用寿命。主机组轴瓦、上、下油缸温度明显低于改造前，且温升较慢。在技术供水方面极大的保证了机组的安全运行，同时延长了机组的使用寿命。

4.2节能效果显著

系统改造后，每天可节约自来水1344m3 ,按2.5元/ m3计算,日节约水费3360元。按机组每年运行200天计算，每年可节约费用57.552万元（见能耗比较表）。

系统可以设定管道回水温度，当回水温度不高于设定温度时冷水机组的压缩机就不工作，达到节能效果。在保障机组安全运行，提高机组使用寿命的前提下，可大大节约能耗开支，有极高的社会效益和经济效益。

4.3设计先进，自动化水平高

全自动设计。微电脑智能温控器，采用高精度数字显示，能精确控制水温±1℃。设定温度值范围3～50℃，数字可调，任意设置。安装在冷水机组水箱上的自动补水装置，当管道内冷却水自然损耗时，可自行进行补水；前端净水装置可以过滤掉管道内、主机组冷却器内的杂质；冷水机组底座的减震垫片可以最大限度的减少冷水机组运行时产生的震动，保护冷水机组和管道不受损害；自动排气阀可以及时排除管道内循环水因气温和外界因素产生的气体；排污阀安装在主机组回水管上，运行时间长了随时可以排出管道内的污水。实现一键启动，全自动运行。

当冬季气温低于0℃时，系统自动启动电伴热智能温控箱，并自动将机组设置在防冻状态。非运行期间自动将管道内的循环冷却水排空，防止循环冷却水结冰膨胀损坏管道等。同时由于是循环冷却供水，主机组所需供水压力可以相应的调小，减少冷却水对主机组冷却器的冲压，有利于增加冷却器的使用寿命。

5结语

改造后，采用RA冷却系统后的技术供水系统，将对机组安全运行、系统长期安全维护、延长机组使用寿命等方面产生极大社会效益。同时，在节约能耗方面也将产生极大的经济效益。

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