干旱寒冷地区多泥沙介质电动机技术供水研究

干旱寒冷地区多泥沙介质电动机技术供水研究

刘绍谦 郑莉玲 杨尚宇

黄河勘测规划设计研究院有限公司 河南　郑州　 450003

摘　要：我国西北地区干旱少雨，大型引黄提水泵站中电动机的技术供水无法获得清洁水源，只能采用黄河原水作为技术供水的唯一水源，如何保证电动机技术供水的安全性和稳定性。本文介绍了宁夏盐环定扬黄共用工程大型提水泵站，使用黄河原水作为电动机冷却水的技术供水方案，运行至今一直安全稳定，为今后类似工程提供了经验与参考。

关键词：干旱；黄河原水；技术供水

1　工程概况

宁夏盐环定扬黄共用工程主干线经一泵站（取水泵站）从黄河青铜峡东干渠取水，后经原二泵站～八泵站梯级输水至老盐池分水闸。共用工程已运行近20年，需要对原泵站进行改造，并结合工程实际情况，对泵站级数进行合并调整，提高系统的稳定性和安全性。

宁夏盐环定扬黄共用工程更新改造后，供水干线原八级泵站合并为五级泵站，合并泵站间全部采用压力管道和明渠输水。

灌溉供水总干线各级泵站装机情况详见表1。

表1 灌溉供水总干线一至五泵站装机情况

2　供水需求分析

2.1 水质浊度标准及工程水流泥沙情况

对于电机容量大于1500kW,由于自身损耗发热量大，如采用空-空冷却，需要有较大的冷却风量，导致电机噪声过大，如采用内风路为自带风扇循环空气，外部冷却介质为循环水即空-水冷却，对电机的冷却效果较好，冷却效率高，运行噪声低，运行平稳；但需要外接清水冷却。

电机冷却的水质浊度标准应≤1000Ntu ^[2]，（含沙量<0.5kg/l）、特殊情况下不宜超过5000Ntu。

（注：NTU指散射浊度单位）

本工程采用青铜峡水文站多年平均含沙量为3.67kg/m³作为设计依据。据统计，含沙量大于5.0kg/m³的天数多出现在7、8和9月份，含沙量小于5.0kg/m³的有9个月。因此直接使用黄河原水不满足水质标准。

2.2 供水水量

电机冷却用水水量根据供货商提供的数据，二、三、四泵站的电机功率大于1500kw的，采用空-水冷方式。二泵站的单泵用水量为25m³/h，5台大泵一天总用水量3000m³/h，三泵站和四泵站用水量和二泵站一样。

3　电动机技术供水方案比较

3.1　技术供水方案A

电机冷却用水要求水源无大颗粒杂质和水草等漂浮物。考虑从水泵高压腔取黄河原水作为冷却水源，经正反冲洗的旋转滤水器过滤后，直接供给电机和电机轴承冷却用水，冷却作用后的热水直接排至泵房前池。

3.2　技术供水方案B

利用水泵抽取黄河原水，经过预沉池（浑水池）沉淀后到清水池，然后对电机冷却进行供水，冷却作用后的水再通过水泵打到清水池，循环利用。

3.3　技术供水方案A和方案B综合比较

表2 方案A和方案B综合比较

经过综合比较，考虑滤水器设备存在故障可能性可靠性不如沉砂池，因此推荐采用技术供水方案B。

4　电动机技术供水方案

4.1　方案介绍

在泵房外压力管道附近，布置一座1000m³预沉池，一座500m³清水池，一座50m³的消能池。在压力管道处增加一个DN200管子对预沉池补水。预沉池为敞开式结构，池中水深为3m。根据现有的泥沙平均含量（3.90kg/m³），经过计算黄河原水在预沉池中需9.4小时，水质可达到≤1000NTU的要求。

在施工设计阶段后期，经现场施工勘察后，对布置在泵房外压力管道附近的一座1000m³预沉池，一座500m³清水池和一座50m³的消能池进行修改，即在厂区设计一个大型人工湖既能冷却用水的预沉池、清水池和消能池，又能形成人工景观，增加运行人员的舒适性，有利于身心健康。

整个湖呈一个玉如意形状，环绕着生活区，结合中国传统价值观，取吉祥如意的寓意，以景观桥为分割，一半为预沉池，一半为清水池，景观桥下设置钢丝石笼透水墙过滤透水，运行时黄河水进入到预沉池沉淀，经钢丝石笼透水墙减少杂质进入清水池，透水墙顶高程比湖面水位高0.2m。清水池设置取水口，取水口结合退水闸布置，一方面具备湖内冷水从取水口进入泵房冷却循环系统，一方面人工湖若要放空，可打开控制闸门放空。

4.2 技术供水工艺流程图

以二泵站为例，技术供水工艺流程图如下所示：

图1 二泵站技术供水工艺流程图

4.3　技术供水运行情况

宁夏盐环定扬黄共用工程各泵站自2018年4月1日投入试运行，二至四泵站的技术供水系统因其操作方便、简单；充水过程平稳安全，充水效果好。受到了建设单位和运行管理单位的一致好评。

5　结语

利用黄河原水，经过人工湖沉淀后到清水池，然后对电机冷却进行供水的方案经过实际运行达到了预期设计目的，且运行可靠、操作方便。为西北地区今后类似大型引黄工程提供了参考。

参考文献：

［1］栾鸿儒.水泵及水泵站［M］.北京：中国水利水电出版社，2002.

［2］冯逸仙.给水排水设计手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002年.

收稿日期：

作者简介：刘绍谦（1988—），男，硕士，工程师，研究方向：水力机械方向（水电站和泵站等）。