沙集泵站建成于 1993 年 6 月。工程整體結(jié)構(gòu)采用閘站合一的形式，中間為抽水能力50 m3 /s 的 泵 站，兩側(cè)布置設(shè)計(jì)流量 為 200 m3 /s 的節(jié)制閘，站身為堤身式塊基型結(jié)構(gòu)，采用肘形進(jìn)水流道，平直管出水流道，快速門斷流。該站選用 1800HD － 10． 5 型立式混流泵，共 5 臺套，單機(jī)流量 10 m3 /s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程10． 5 m，配套 5 臺功率 1 600 kW 的 TL1600 － 20 /2150 型電動(dòng)機(jī)，裝機(jī)總功率 8 000 kW。
1 存在的問題
曾在 2015 年 6 月對機(jī)組冷卻水系統(tǒng)實(shí)施過改造，采用自來水冷卻機(jī)組的電動(dòng)機(jī)軸承。冷卻電動(dòng)機(jī)軸承的膨脹水箱和補(bǔ)水管都安裝在主廠房的露天屋頂上。機(jī)組冷卻水系統(tǒng)示意圖如圖 1 所示，虛線框內(nèi)為補(bǔ)水回路。泵站在冬季開機(jī)抽水運(yùn)行時(shí)，由于室外氣溫太低，水常常被凍結(jié)成冰，導(dǎo)致冷卻出水母管和回水母管內(nèi)冷卻水減少，在需要補(bǔ)水時(shí)無法補(bǔ)水。在 2018 年度冬季的抽水運(yùn)行中，南水北調(diào)沙集站室外主廠房頂部的補(bǔ)水箱及補(bǔ)水管道凍結(jié)長達(dá)十天，給機(jī)組運(yùn)行帶來極大的安全隱患。
2 改造措施
2． 1 改造方案
用泵站主廠房內(nèi)的自來水管 ( 0． 3 MPa 壓力的自來水) 代替室外膨脹水箱及補(bǔ)水管為機(jī)組冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)水。
2． 2 設(shè)備配置
改造后的機(jī)組冷卻水系統(tǒng)示意圖如圖 2 所 示 ( 僅畫出與圖 1 對應(yīng)的虛線框部分，其他與圖 1 相同的部分省略) 。改造所需設(shè)備包括交流 220 V 電磁閥、
電接點(diǎn)壓力表、中間繼電器、220 V 交流電源等。通過電磁閥連接自來水管和回水母管，
不銹鋼電接點(diǎn)壓力表接在回水母管上，監(jiān)視回水母管內(nèi)的水壓力。電接點(diǎn)壓力表的指針和設(shè)定針上分別裝有觸點(diǎn)，使用時(shí)首先將上限和下限設(shè)定針調(diào)節(jié)至要求的壓力點(diǎn)。當(dāng)壓力變化時(shí)，指示壓力指針達(dá)到上限或者下限設(shè)定針時(shí)，指針上的觸點(diǎn)與上限或者下限設(shè)定針上的觸點(diǎn)相接觸，通過電氣線路發(fā)出開關(guān)量信號給其他工控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。需要注意的是，電接點(diǎn)壓力表安裝位置要離開補(bǔ)水點(diǎn)盡量遠(yuǎn)，以避開水流沖擊引起的水壓力不規(guī)則變化。由于自來水管置于室內(nèi)，所以不用擔(dān)心冬天氣溫低管道結(jié)冰的問題。
2． 3 工作原理
控制電路如圖 3 所示。 2． 3． 1 手動(dòng)補(bǔ)水SA 切換到手動(dòng)位置，按下 SB2，回路 L→ SA 手動(dòng)→SB1→SB2→KM1→N 接通，KM1 線圈得電，KM1 常開觸點(diǎn)閉合，回路實(shí)現(xiàn)自保持，KM1 主觸點(diǎn)閉合，電磁閥 ( 見圖 2) 通電動(dòng)作，自來水管與回水母管接通，開始補(bǔ)水。補(bǔ)水完成后，按下 SB2，回路 L→SA 手動(dòng)→SB1→SB2→KM1→N 斷開，停止補(bǔ)水。
SA—手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān); SB1—補(bǔ)水停止按鈕; SB2—補(bǔ)水啟動(dòng)按鈕;
KM1—電磁閥交流接觸器; SQ1—上限動(dòng)合觸點(diǎn)( 水壓力高) ;
SQ2—下限動(dòng)合觸點(diǎn)( 水壓力低) ; KA1—電接點(diǎn)壓力表上
限中間接觸器; KA2—電接點(diǎn)壓力表下限中間接觸器
圖 3 控制電路
2． 3． 2 自動(dòng)補(bǔ)水
設(shè)定
耐震電接點(diǎn)壓力表的上限 ( 水壓力高點(diǎn)) 為 0． 15 MPa， 下 限 ( 水 壓 力 低 點(diǎn) ) 為 0． 1 MPa。SA 切換到自動(dòng)位置，當(dāng)回水母管水壓力降低到 0． 1 MPa 時(shí)，電接點(diǎn)壓力表內(nèi)的下限觸點(diǎn)接通，KA2 線圈得電，KA2 常開觸點(diǎn)閉合，回路 L→SA 自動(dòng)→KA1→KA2→KM1→ N 接通，KM1 線圈得電，KM1 常開觸點(diǎn)閉合，回路實(shí)現(xiàn)自保持，KM1 主觸點(diǎn)閉合，電磁閥通電動(dòng)作，自來水管與回水母管接通，開始補(bǔ)水。當(dāng)回水母管水壓力達(dá)到 0． 15 MPa 時(shí)，電接點(diǎn)壓力表內(nèi)的上限觸點(diǎn)接通，KA1 線圈得
電，KA1 常閉觸點(diǎn)斷開，回路 L→SA 自動(dòng)→ KA1→KA2→KM1→N 斷開，KM1 線圈失電， KM1 自保持常開觸點(diǎn)斷開，電磁閥斷電，停止補(bǔ)水。如此循環(huán)，回水母管內(nèi)的水壓力達(dá)到或低于 0． 1 MPa 時(shí)，自動(dòng)開始補(bǔ)水。水壓力達(dá)到或高于 0． 15 MPa 時(shí)，自動(dòng)停止補(bǔ)水。
3 結(jié)語
改造完成后，實(shí)現(xiàn)了通過室內(nèi)自來水管為冷卻水系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)水的目的，有效解決了原補(bǔ)水回路存在的冬季室外水箱、管道結(jié)冰而無法補(bǔ)水的問題。主廠房屋頂上的膨脹水箱和補(bǔ)水管可根據(jù)日后的實(shí)際情況決定是否拆除。
