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。
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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
项目 技术供水方案A 技术供水方案B
水源 取自水泵高压腔的黄河原水 取自泵站前池的黄河原水
过滤设备设置 水质含泥沙，需要设置正反冲洗的滤水器设备，每台水泵配置1台滤水器设备，整个泵站再考虑1台备用。 水质含泥沙，需要设置沉沙过滤水工结构设施，整个泵站需要设置1座预沉池（浑水池）和1座清水池。
加/减压设备及管道设置 滤水器与水泵高压腔连接，直接利用水泵的压力工作（若水泵压力过高，需要设置减压阀降压），不需要任何外部动力电源及加压设备，仅在滤水器差压过高，才利用外部电源操作排污阀自动排污。滤水器直接布置在泵房内水泵旁，管道短，对设备的工作巡检方便。 预沉池（浑水池）和清水池的布置受地形，会远离泵房或不能布置在地形较高的位置，因此需要设置一主一备的水泵将清水池内的水加压供至泵房内，供水管道相对较长，对设备的工作巡检稍不方便。
对电机冷却器的影响 滤水器过滤精度选择合适，冷却器管路设计时控制流速为1.0m/s～1.2m/s左右，并优选冷却器耐磨管材和控制水流的正方向冲洗，可以减小对电机冷却器的泥沙磨损影响。 预沉池（浑水池）和清水池的容积和沉沙工艺设计合理，即可降低黄河原水中的泥沙含量，可以减小对电机冷却器的泥沙磨损影响。
冷却水回收利用 冷却后的水直接排走，不需要回收利用，系统简单。 冷却后的水可以选择直接排走，不需要回收利用，系统简单。
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工程投资 管路系统简单，1台滤水器的单价为3.5万元，以二泵站为例，6台滤水器的价格为21万元，工程投资相对低。 管路系统简单，但预沉池（浑水池）和清水池的尺寸过大，再考虑必配的2+2台水泵和阀门等，工程投资相对较高。
运行维护管理 滤水器设备存在故障的可能性，运行维护管理成本费用相对高。 水工沉沙系统设置除加压水泵外，故障的可能性小，运行维护管理成本费用相对低。
工程实践运用 黄河沿线的水电站和万家寨水泵站等多泥沙工程的机组冷却器采用旋转滤水器供冷却水运行已有成功运行的案列[1]。 黄河沿线的水电站和水泵站等多泥沙工程的机组冷却器采用预沉池（浑水池）和清水池的供冷却水运行均已有成功运行的案列。
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：
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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）。