睢宁二站技术供水系统设计

陈方亮 耿 亮 蒋云杰 张 亚

（江苏省徐州市水利建筑设计研究院 徐州 221000）

睢宁二站技术供水系统设计

陈方亮 耿 亮 蒋云杰 张 亚

（江苏省徐州市水利建筑设计研究院 徐州 221000）

技术供水系统是大型泵站的重要组成部分，对机组安全运行和设备损耗程度起着至关重要的作用。传统的技术供水方式多以开放式为主，随着科技的发展，近几年新兴了一种循环式供水方式，这种方式相对开放式而言能够提供更好的技术供水水质，减少供水管路的堵塞和磨损，且后期维护方便。本文根据南水北调睢宁二站的工程特点，通过分析比较两种不同技术供水方案，选定密闭循环供水方案为最终实施方案。

技术供水 睢宁二站 开放式 密闭循环供水

1 引言

近年来，随着我国水利建设事业的发展以及南水北调工程的实施，各类大型泵站如雨后春笋般越来越多。主机泵作为泵站的核心，其结构的复杂性和技术的高要求，使得与之配套的辅助设备系统的可靠性和安全性越来越备受关注。其中作为辅助设备系统重要组成部分的技术供水系统更是人们关注的重点，因为它的可靠性和优劣直接关系到泵站机组的运行安全性及设备损耗程度。

泵站的技术供水系统主要指供给主机泵和某些辅助设备的冷却、润滑用水，一般占全部供水量的85%左右。其主要的供水对象包括：电动机推力轴承及上下导轴承油冷却器冷却用水；主水泵润滑用水；辅助设备用水。

过去大部分泵站的技术供水方式主要有两种形式。一种是直接供水，即通过供水泵从取水口取水，冷却水通过各个需水对象后排入下游；另一种是间接供水法，即供水泵将水送入贮水设备，再通过供水管道供给各个需水设备，然后排入下游。这两种供水法都属于开放式供水，供水泵抽上来的水不重复使用。近年来又出现了一种新型的循环式技术供水系统，并已有泵站进行了使用，如：无锡城市防洪九里河、伯渎港枢纽和严埭港枢纽。这种系统冷却水通过各个需水对象后进入冷却排或强制冷却装置，重新冷却后由供水泵抽取再次供给需水对象循环使用，这种循环式系统又分为密闭式和非密闭式。

2 工程概况

南水北调工程是解决我国北方地区水资源严重短缺问题的重大战略举措，从20世纪50年代至今，经过半个多世纪的研究，规划确定分别从长江下、中、上游向北方调水的南水北调东、中、西三条调水线路，与长江、黄河、淮河、海河形成相互连通的"四横三纵"的总体格局。

东线工程从江苏省扬州附近长江下游干流引水，利用京杭运河及其他平行河道逐级提水北送，向黄淮海平原东部地区和胶东半岛供水。第一期工程首先调水到山东半岛和鲁北地区，供水目标是沿线城市及工业用水，兼顾一部分农业和生态环境用水。

南水北调东线第一期工程利用江苏省江水北调工程现有7处14座泵站，新建21座泵站，分13个梯级抽调江水送入东平湖。出东平湖后分两路输水：一路向北穿黄河后经小运河接七一、六五河自流到德州大屯水库；另一路向东开挖胶东输水干线西段河道输水至引黄济青干渠，再经山东省规划建设的胶东地区应急调水工程送水至威海市米山水库。

睢宁站工程是南水北调东线工程的第五级泵站，位于江苏省徐州市睢宁县沙集镇境内的徐洪河线路上，地处东经118°07′26.5"，北纬33°53′23"。该站的主要作用是通过徐洪河抽引泗洪站来水，沿徐洪河向北输送到邳州站，再由邳州站向东经房亭河调入中运河。睢宁站现状规模为设计流量50m3/s，建于1993年，安装5台套1.8m导叶式混流泵，配1600kW同步电机，根据南水北调东线一期规划，睢宁站的设计流量110m3/s，因此需新建睢宁二站，泵站设计流量60m3/s，设计水位站上21.60m（废黄河高程），站下13.30m，设计净扬程8.30m，平均净扬程7.80m。根据总体规划，睢宁二站设计流量为60 m3/s，设计水位站上21.60m，站下13.30m，设计净扬程8.30m，平均净扬程7.80m。选用2600HDQ20-9立式导叶混流泵4台套（含备机1台套），单机设计流量20 m3/s，水泵叶轮直径2600mm，水泵转速150r/min，配3000kW立式同步电机4台，总装机容量12000kW，额定电压10kV。泵站装置采用肘型流道进水和虹吸式出水流道。

3 技术供水方案比选

3.1 供水对象

根据水泵型号和泵站特点，该泵站技术供水对象有：电机推力轴承及上下导轴承油冷却器冷却用水、油压装置冷却器用水和水环式真空泵用水。根据有关资料计算，电机冷却器用水量10 m3/h，冷却器进口水压0.2MPa，低压空压机冷却用水及其他用水量约1 m3/h，总用水量为41 m3/h。

3.2 水质要求

该泵站各用水对象对水质有较高要求：为避免堵塞和磨损供水管道及其配件，水中应不含漂浮物；泥沙平均粒径最大不得超过0.1mm，水中粒径在0.0025mm以上的含沙应不超过含沙量的5%；为避免主管道及冷却器内形成水垢，致使传热效果不良，冷却水应是软水，暂时硬度不宜大于8～12德国度；冷却水的pH值应呈中性，以防止对管路与用水设备的腐蚀。

3.3 方案比选

方案一：开放式技术供水

选用两台离心供水泵从站下取水，1台工作，1台备用，型号为SLS100-200B。冷却水通过止回阀和滤水器后到达各个需水对象。同时建造一个高位水塔，采用深井泵抽取地下水供给水塔，然后由水塔向各个需水对象供水，水塔供水管路为备用管路。使用过的冷却水汇入排水母管排入站下。供水系统如图1所示。

图1 开放式技术供水系统图

方案二：封闭循环式技术供水

建造高位水箱一只，利用水箱的水作为主机组技术供水的水源。选用三台循环供水泵（Q=50m3/h，H=35m，N=7.5kW）将循环使用的冷却水加压后至冷水机组（ZWLQ-20）冷却，再次供给各个需水对象，如此循环往复。供水系统如图2所示。

图2 密闭循环式技术供水系统图

对于第一种方案，其技术较为成熟，但是由于睢宁地区水质不是很好，汛期水草等漂浮污物较多，如采用第一种方案，有可能会出现漂浮物进入冷却水管，导致滤水器堵塞，供水压力不够，影响水泵运行，严重时甚至有可能导致停机检修，后期运行维护非常困难。

对于第二种方案，其主要特点是取水方便，水质有保证，水中无泥沙、漂浮物，不结垢、不长水生物，确保了机组冷却水供水畅通，不会因冷却水减少而影响机组运行。管道中水的损失靠水箱补给。

比较而言第二种方案更适合该泵站的实际情况，因此选用第二种密闭循环式供水系统为最终方案。所选设备型号如下：循环供水泵3台（Q=50 m3/h，H=35m，N=7.5kW）1用2备；冷水机组（ZWLQ-20）3台；DN100电磁流量计3只；DN50电磁流量计4只；DN25电磁流量计4只；压力表（Y-100）14只；压力传感器（0～0.6MPa 4～20mA）7只；温度传感器2只；温度计2只；仪表三通旋塞24只；止回阀（H41X-10 DN100）3只；调节阀（TJ40T-10 DN100）3只；DN100阀门5只；DN65不锈钢阀门5只；DN65闸阀4只；DN50阀门16只；DN25阀门42只；排气阀7只；高位补水箱（0.5 m3）1只；DN100柔性接头8只；DN65柔性接头6只；DN100法兰闷板2只；系统排水（供、回水）软管2根；各种管径镀锌钢管总长约340m。

4 结语

技术供水的可靠性直接关系到主机泵组的运行安全，不同的技术供水模式运行成本可靠性差异较大。就睢宁二站而言，根据泵站特点，通过两种技术供水方式的比较，认为密闭循环式技术供水系统比传统的开敞式技术供水系统更适合该泵站，前者具有更好的实用和可靠性。当然在其他工程的实际应用中还应结合泵站自身的具体情况，进行技术经济比较后再选择最适合的技术供水方式，以保证泵站的安全运行■

（专栏编辑：顾 梅）