一、引言

大型泵站具有低揚(yáng)程、大流量的特點(diǎn)，是水利防洪減災(zāi)體系中的重要組成部分,對(duì)解決洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水環(huán)境等問(wèn)題起著不可替代的作用。進(jìn)入二十世紀(jì)后，我國(guó)大型泵站建設(shè)取得了迅猛發(fā)展，特別是南水北調(diào)工程的建設(shè)，帶動(dòng)了大型泵站的設(shè)計(jì)、建設(shè)和大型水機(jī)設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展和成熟，使跨區(qū)域、跨流域調(diào)水成為可能。

安徽省是水利大省，位于長(zhǎng)江下游和淮河中游，防洪除澇任務(wù)繁重，目前全省已經(jīng)建成的大（2）型規(guī)模以上的泵站有十多座，是我國(guó)大型泵站建設(shè)運(yùn)用較多的省份?；茨鲜形挥诨春又杏危腔春痈闪鞣篮槌凉硥毫ψ畲蟮牡貐^(qū)，目前淮南市已經(jīng)建成泥河、永幸河、城北湖、禹王等大型泵站，加上新建西淝河和高塘湖泵站，共有六座大型泵站，總裝機(jī)近6×104kW，總抽排流量660m3/s，占到全省大型泵站總裝機(jī)容量近一半左右，在沿淮洼地排澇和灌溉工作中具有舉足輕重的地位。

永幸河灌區(qū)始建于1958年，1978年全面建成，是安徽省七個(gè)大型灌區(qū)之一，設(shè)計(jì)灌溉面積55萬(wàn)畝，主要水源有淮河、茨淮新河、西淝河等，建成四十多年來(lái)，累計(jì)灌溉提引水50億m3，排澇12億m3，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。永幸河樞紐是灌區(qū)骨干控制工程，該站是二十世紀(jì)七十年代設(shè)計(jì)建設(shè)的沿淮第一座大型排灌結(jié)合泵站，具有引水、提灌、抽排、自排和通航等功能，兼具抽排架河內(nèi)澇。泵站原設(shè)計(jì)裝機(jī)25臺(tái)，配套28ZLB-70 軸流泵，總裝機(jī)3875kW。2010年永幸河泵站改造納入世行沿淮重點(diǎn)平原洼地治理工程進(jìn)行拆除重建，重建后的永幸河泵站設(shè)計(jì)裝機(jī)5臺(tái)，抽排流量80m3/s，灌溉提水流量40m3/s，總裝機(jī)6250kW。重建后的永幸河泵站2012年建成并投入管理運(yùn)行，年均排灌開(kāi)機(jī)1300臺(tái)時(shí)，截至目前已經(jīng)累計(jì)運(yùn)行9400臺(tái)時(shí)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

二、大型泵站供水系統(tǒng)前沿進(jìn)展

大型泵站是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，主電機(jī)、水泵是大型泵站的核心設(shè)備，除高壓供電、勵(lì)磁和控制保護(hù)系統(tǒng)外，主機(jī)組正常運(yùn)行還需要可靠的油、電、水、氣等輔助系統(tǒng)作為保障，輔助系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行，直接影響主機(jī)組系統(tǒng)的運(yùn)行安全，直接決定了泵站的安全生產(chǎn)水平。而其中技術(shù)供水系統(tǒng)又是大型泵站機(jī)組運(yùn)行輔助系統(tǒng)中的重要組成部分，泵站技術(shù)供水系統(tǒng)主要為主電機(jī)、水泵軸承系統(tǒng)和輔助設(shè)備提供冷卻、潤(rùn)滑用水，技術(shù)供水系統(tǒng)方案的選擇，決定了主機(jī)組運(yùn)行安全和維護(hù)成本。

二十世紀(jì)九十年代以前，我國(guó)大型泵站的技術(shù)供水系統(tǒng)主要為開(kāi)放式，采取前池流道進(jìn)水，通過(guò)管道加壓，經(jīng)冷卻設(shè)備循環(huán)冷卻后分別排出，這種技術(shù)供水系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單、冷卻量大，缺點(diǎn)對(duì)水質(zhì)要求高，增壓泵、管閥和散熱器易堵塞，影響主機(jī)組運(yùn)行安全，特別是散熱器堵塞、結(jié)垢或腐蝕穿孔后會(huì)引起油室進(jìn)水，造成機(jī)組維護(hù)成本大幅增加。受國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和環(huán)境治理滯后影響，現(xiàn)有地表水系污染較重，特別是大范圍排澇的河道沉底雜物淤泥較多，大流量泄洪后開(kāi)機(jī)排澇，進(jìn)入技術(shù)供水系統(tǒng)的水質(zhì)較差，從近年來(lái)建成的淮南市永幸河樞紐和城北湖泵站技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行情況來(lái)看，多次出現(xiàn)因技術(shù)供水系統(tǒng)堵塞造成冷卻供水壓力不足，引起軸瓦溫升異常致使機(jī)組停運(yùn)行的事故，經(jīng)停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)，幾起事故均為增壓泵葉輪室雜物纏繞、管道及閥門(mén)堵塞所致。究其原因，一是開(kāi)放式技術(shù)供水系統(tǒng)存在先天設(shè)計(jì)缺陷；二是排澇河道水質(zhì)很差，泵站設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮在技術(shù)供水進(jìn)水口設(shè)置攔污柵欄，管路上也沒(méi)有過(guò)濾或沉淀設(shè)施。

圖1 大型泵站技術(shù)供水系統(tǒng)剖面圖

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)部分大型泵站根據(jù)運(yùn)行和管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)泵站技術(shù)供水系統(tǒng)進(jìn)行了研究和改造嘗試，采取深井水或二次取水，或者加裝凈水過(guò)濾裝置對(duì)循環(huán)水質(zhì)進(jìn)行處理，也有部分泵站采取半開(kāi)放式技術(shù)供水方案，但是改造效果均不甚理想，或者是能耗高成本大，或者是維護(hù)困難，半開(kāi)放式還存在管路進(jìn)氣等問(wèn)題。南水北調(diào)部分泵站采用技術(shù)供水密閉循環(huán)系統(tǒng)改造方案，利用空調(diào)器原理增加了室外水冷或風(fēng)冷散熱機(jī)組，解決了冷卻循環(huán)水對(duì)管網(wǎng)造成的腐蝕及堵塞問(wèn)題，但是存在投資大、能耗高的問(wèn)題。

三、供水系統(tǒng)存在問(wèn)題及分析

永幸河泵站重建后發(fā)揮了巨大的抗洪減災(zāi)和灌溉供水效益，建成以來(lái)年均開(kāi)機(jī)灌溉提水1億m3，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定提供了堅(jiān)定的基礎(chǔ)支撐。但是永幸河泵站在拆除重建完成后投入運(yùn)行第二年起，機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中開(kāi)始頻繁出現(xiàn)軸瓦溫升偏高，甚至個(gè)別機(jī)組瓦溫出現(xiàn)快速上升并超警，在2013～2014年度河道經(jīng)頻繁泄洪后再進(jìn)行開(kāi)機(jī)灌溉下更加嚴(yán)重，經(jīng)緊急停機(jī)檢查分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)為技術(shù)供水泵組或閥組出現(xiàn)雜物堵塞所致，清理處置后重新開(kāi)機(jī)軸瓦溫升恢復(fù)正常，但是運(yùn)行150～200臺(tái)時(shí)左右又重新出現(xiàn)類似問(wèn)題，造成主機(jī)組反復(fù)啟停，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行安全和工程效益充分發(fā)揮。泵站技術(shù)供水系統(tǒng)剖面圖見(jiàn)圖1。

2013年冬季管理處安排維修公司進(jìn)行機(jī)組小修，同時(shí)對(duì)技術(shù)供水系統(tǒng)拆解分析，經(jīng)管理處組織工程技術(shù)管理人員會(huì)商，確定為進(jìn)水雜物過(guò)多及冷卻水質(zhì)差引起技術(shù)供水系統(tǒng)經(jīng)常性堵塞和冷卻器冷卻效率下降，造成軸瓦溫升異常導(dǎo)致故障停機(jī)。

經(jīng)分析，泵站技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在如下缺陷：

1.技術(shù)供水取水口設(shè)計(jì)位置不合理。取水口設(shè)計(jì)位于機(jī)組肘形進(jìn)水流道側(cè)壁。

2.沒(méi)有有效攔污過(guò)濾設(shè)計(jì)。泵站進(jìn)水頭開(kāi)口過(guò)小，僅有簡(jiǎn)易攔污柵欄，機(jī)組管路無(wú)過(guò)濾及沉淀裝置，對(duì)管路檢修設(shè)計(jì)考慮不足。

3.取水口設(shè)計(jì)高程偏低。進(jìn)水管口離流道底板不足1m，高程僅10.5m左右。

因永幸河為高排河道兼顧節(jié)制灌溉，在轉(zhuǎn)入排澇模式前河道水位控制較高，排澇時(shí)河道流量大流速快，大量底飄雜物受紊流影響極易進(jìn)入流道吸入技術(shù)供水管道。除了進(jìn)水管口有一個(gè)簡(jiǎn)易柵欄外，技術(shù)管路上沒(méi)有過(guò)濾及沉淀裝置，較大雜物進(jìn)入管路后很容易在截止閥和葉輪室纏繞堵塞，造成供水不足管道壓力下降引起機(jī)組瓦溫升高，同時(shí)因管路沒(méi)有過(guò)濾凈化裝置，河道污水經(jīng)冷卻器循環(huán)后，管壁附著物越來(lái)越多，逐步造成毛細(xì)管堵塞腐蝕甚至管壁穿孔，冷卻效率下降，從而引起軸瓦溫度升高。永幸河樞紐泵站設(shè)計(jì)最低提水水位為16.5m，而技術(shù)供水進(jìn)水口位于流道室10.5m 高程，位于最大流速且處于紊流區(qū)，為最不利工作狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)水口高程設(shè)置偏低，增加了管路長(zhǎng)度和承壓水頭負(fù)擔(dān)并影響技術(shù)供水泵組效率。

四、技術(shù)改造措施

根據(jù)永幸河泵站實(shí)際運(yùn)行工況和泵站技術(shù)供水裝置存在問(wèn)題分析，采取以下技術(shù)改造措施：

1.取消技術(shù)供水系統(tǒng)流道進(jìn)水口及管路并永久封閉，將技術(shù)供水系統(tǒng)流道進(jìn)水口移至泵站右岸老站地下泵室，這樣泵站運(yùn)行時(shí)，進(jìn)水取水口距離河道動(dòng)態(tài)水流50m 以上，且老站泵室前池四面封閉僅有孔洞和外河連通，泵池容量在1萬(wàn)m3左右，保證了機(jī)組運(yùn)行時(shí)前池基本處于靜水狀態(tài)，有效避免了河道雜物進(jìn)入技術(shù)供水管道。

2.根據(jù)永幸河泵站運(yùn)行工況確定技術(shù)供水系統(tǒng)參數(shù)，選用兩臺(tái)獨(dú)立潛水泵和管路通過(guò)閥門(mén)切換互為備用，管路、閥門(mén)均采用不銹鋼材質(zhì)，經(jīng)泵房右聯(lián)預(yù)留孔進(jìn)入水泵層與技術(shù)供水原管路連接，在連接處設(shè)置并聯(lián)式管道過(guò)濾器，并在過(guò)濾器進(jìn)出口設(shè)置壓力表和截止閥，在機(jī)組運(yùn)行巡檢中發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器壓力差值超過(guò)限定值時(shí)，可將另一路過(guò)濾器閥門(mén)打開(kāi)轉(zhuǎn)入運(yùn)行狀態(tài)，關(guān)閉堵塞過(guò)濾器進(jìn)行檢查清理，必要時(shí)可增設(shè)壓差報(bào)警信號(hào)至泵站中控以便于監(jiān)測(cè)。

3.原有管路在接入前，先高壓水沖洗，除去管道內(nèi)顆粒雜物，再利用草酸反復(fù)循環(huán)沖洗，徹底清除管道和冷卻器內(nèi)壁附著物，最后用清水再次沖洗管路后，對(duì)全部管路進(jìn)行1.5 倍工作壓力耐壓實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)合格后接入新技術(shù)供水管路，然后進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)合試運(yùn)行。

五、技術(shù)改造效益分析

1.經(jīng)2013年冬季檢修對(duì)泵站技術(shù)供水系統(tǒng)改造投入運(yùn)行后，六年來(lái)技術(shù)供水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定良好，沒(méi)有再出現(xiàn)過(guò)因技術(shù)供水系統(tǒng)故障造成主機(jī)組停運(yùn)事故，經(jīng)連續(xù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，軸瓦溫度平均降低3.1℃，極大地提高了泵站主機(jī)運(yùn)行安全與可靠性。

2.系統(tǒng)經(jīng)改造后，技術(shù)供水系統(tǒng)檢修工作量大幅降低，檢修成本和檢修強(qiáng)度下降，具有良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益■