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長輸熱網(wǎng)中繼泵站安全運行保障措施

文檔作者：崔胡羅永煥程心文文檔來源：濟南熱力集團有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月30日
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第38卷第4期
2018年4月
煤氣與熱力
GAS ＆ HEAT
Vo1．38 No．4
Apr．2018
· “2018供熱工程建設與高效運行研討會"專欄·
長輸熱網(wǎng)中繼泵站安全運行保障措施
崔胡， 羅永煥， 程心文
(濟南熱力集團有限公司，山東濟南250100)
摘要： 結合工程實例，對中繼泵站安全運行的保障措施進行探討，包括中繼泵站抗水擊能
力、供水加壓泵耐高溫能力、安全閥的設置、水質管理及失水風險防范、供電系統(tǒng)的安全保障等方
面。
關鍵詞： 長輸熱網(wǎng)； 中繼泵站； 安全運行； 保障措施
中圖分類號：TU995．3 文獻標志碼：B 文章編號：1000-4416(2018)04一OAO1—03
作者簡介：崔弱，男，高級工程師，碩士，主要從事供熱
工程施工及運行管理工作。
1 概述
隨著集中供熱技術的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保要求的日
益提高，集中供熱熱源向城市外部大型熱電廠轉移，
通過大管徑、長距離熱網(wǎng)向城市中心輸送熱能成為
一種發(fā)展方向。如濟南章丘華電熱電廠余熱利用項
目、太原太古長輸集中供熱工程等，均采用規(guī)格為
DN 1 400 mm的超大管徑，熱水輸送距離也超過40
km。由于管網(wǎng)承壓等級和管徑的限制，僅靠熱力首
站設置的循環(huán)泵難以完成如此長距離的熱量輸送，
因此沿途設置中繼泵站分別對供回水進行加壓，成
為長輸熱網(wǎng)輸送熱量的必要手段 j。由于大管徑
收稿日期：2017—05—12； 修回日期：2017—09—23
長輸熱網(wǎng)的供熱面積大多在1 000×10 m。以上，若
中繼泵站出現(xiàn)問題將導致大面積停熱，造成巨大的
社會影響，因此中繼泵站的安全運行是需要關注的
重點內容。本文結合工程實例，對中繼泵站安全運
行的保障措施進行探討。
2 中繼泵站的工藝流程
為了解決濟南市東部城區(qū)熱源不足的情況，濟
南熱力集團有限公司實施了章丘華電熱電廠余熱利
用項目。該工程于2014年開工建設，供熱能力達
1 500 X 10 m ，設計流量為7 200 m ／h。熱網(wǎng)東起
章丘華電熱電廠，西至二環(huán)東路，供熱管道規(guī)格為
DN 1 400 mm，長度45 km。為滿足長距離輸送要
求，選擇在濟南市唐冶新區(qū)設置中繼泵站。中繼泵
站供(回)水加壓工藝流程見圖1，供水與回水加壓
工藝的區(qū)別在于供水加壓泵出口母管安裝了安全
閥，而回水加壓泵出口母管并未安裝。供(回)水經(jīng)
除污器后進入供(回)水加壓泵，經(jīng)加壓后送出中繼
泵站。長輸管網(wǎng)DN 1 400 mm供回水管進入中繼泵
站后縮徑為DN 1 200 mm，供回水加壓泵進出口管
徑均為DN 1 000 mm，出口母管規(guī)格為DN 1 200
mm，中繼泵站出口管擴徑至DN 1 400 mm。配置兩
臺供水加壓泵(1用1備)，單臺性能參數(shù)為：流量
7 200 m ／h，電功率1 120 kW，全壓頭42 1TI。配置兩
臺回水加壓泵(1用1備)，單臺性能參數(shù)為：流量
· A 01·
第38卷第4期 煤氣與熱力
7 200 m ／h，電功率1 250 kW，全壓頭48 m。
圖1 中繼泵站供(回)水加壓流程
3 安全運行保障措施
3．1 抗水擊能力
① 減少法蘭連接部件。傳統(tǒng)的泵站設計往往
大量采用法蘭連接，但對于長輸管網(wǎng)的中繼泵站應
盡可能減少法蘭連接，以降低水擊發(fā)生時法蘭撕脫
而造成的泄漏風險。若必須采用法蘭連接，一定考
慮足夠的檢修空間，以便出現(xiàn)泄漏時實施緊急維修。
② 應考慮盲板力對加壓泵出口軟連接(加壓
泵入口采用硬連接)的影響。由于加壓泵為固定基
礎，可視為固定端，而盲板力產(chǎn)生的推力全部轉向加
壓泵出口母管，易導致出口母管發(fā)生偏移。若出口
母管偏移量過大，加壓泵出口的軟接頭有可能出現(xiàn)
拉脫情況。因此，加壓泵出口的軟連接應選用防拉
脫可曲撓橡膠接頭。
③ 管道支架的設計應使得管道固有頻率避開
激發(fā)頻率。在特定運行狀態(tài)特別是水擊工況下，中
繼泵站的管道易產(chǎn)生異常振動，當管道固有頻率接
近激發(fā)頻率時，易導致管子及連接部件的疲勞破
壞_4 j，甚至導致泄漏事故。因此，應采用有限元分
析軟件(如ANSYS軟件)對管道系統(tǒng)進行模態(tài)分
析，計算管道系統(tǒng)的固有頻率，然后核查激發(fā)頻率與
固有頻率是否接近。若在模態(tài)分析中發(fā)現(xiàn)激發(fā)頻率
與固有頻率接近的情況，應重新修正支架的位置，以
提高管道系統(tǒng)的剛度，避免振動。
④ 設置帶止回閥的旁通管。在供、回水加壓
泵的入口母管和出口母管之間均設置帶止回閥的旁
通管。在加壓泵正常運行時，由于加壓泵出口壓力
高于人口壓力，止回閥為關閉狀態(tài)，此時旁通管不過
流。在突然停泵的瞬間，加壓泵出口壓力急劇降低，
人口壓力大幅提高，加壓泵人口壓力推開止回閥形
成過流。這樣，即使在加壓泵突然停止工作的情況
下，仍然可以維持長輸管網(wǎng)的循環(huán)運行。旁通管上
的止回閥應選用阻力較小、開啟靈活的產(chǎn)品。旁通
管的管徑越大，應對水擊的能力越強，該工程中旁通
管選取與加壓泵進出口相同的管徑。
3．2 供水加壓泵耐高溫能力
供水加壓泵始終工作在高溫高壓狀態(tài)下，工作
條件較為惡劣。為了防止極端不利情況出現(xiàn)，選用
耐壓2．5 MPa，耐溫150℃ 的加壓泵，高于長輸管網(wǎng)
的設計壓力1．6 MPa、設計溫度120℃ 。雖然增加
了設備造價，但加壓泵的安全運行得到了有力保證。
3．3 安全閥
安全閥一般設置在供熱系統(tǒng)的易超壓點上，作
為泄壓裝置。易超壓點出現(xiàn)在熱力首站循環(huán)泵出
口、中繼泵站加壓泵出口，以及整個熱網(wǎng)的最低處。
對于該工程，中繼泵站在整個長輸管網(wǎng)高程的中間
位置，因此僅需要考慮在加壓泵出口母管設置安全
閥。
由于熱力首站循環(huán)泵人口已安裝安全閥，中繼
泵站回水加壓泵出口與熱力首站循環(huán)泵入口之間無
用戶，也無分支管道，僅有常開狀態(tài)的分段閥門。因
此，兩者可視為直接互通、壓差穩(wěn)定，可不考慮在回
水加壓泵出口安裝安全閥，僅在供水加壓泵出口母
管設置安全閥。
3．4 水質管理及失水風險防范
① 除污器的設計選擇
除污器設置在供回水加壓泵進口母管上，設計
上可分為加旁通管、不加旁通管兩種方案。加旁通
管的優(yōu)點是當除污器出現(xiàn)堵塞等故障時能夠及時通
過旁通管過流，缺點是進水通過旁通管后將失去過
濾屏障，顆粒較大的雜物易直接進入加壓泵，造成加
· A 02 ·
崔明，等：長輸熱網(wǎng)中繼泵站安全運行保障措施 第38卷第4期
壓泵機械損傷甚至停泵。該中繼泵站選擇不加旁通
管的方式，這就對除污器的運行可靠性提出更高要
求。
熱網(wǎng)啟動初期，管道內雜物很多，既有像磚頭、
碎石和焊渣等堅硬的大塊雜物，又有大量泥沙及脫
落的銹皮等小粒徑雜物。因此，在加壓泵入口母管
宜設置兩級除污器。在入口母管的適當位置設置過
濾精度相對低的一級除污器，濾徑以3—6 mm為
宜，用以在熱網(wǎng)運行初期清除管道中大顆粒雜物。
待系統(tǒng)運行1個供暖期，管網(wǎng)中大顆粒雜物基本被
清除后，在第2個供暖期將第二級除污器投入運行，
用于過濾細小顆粒的雜物。除污器應具備以下功
能：a．能自動根據(jù)除污器前后差壓、運行時間實施反
沖洗操作，建議以除污器前后差壓作為判定是否應
進行反沖洗的優(yōu)先條件。b．具備手動控制模式，便
于在運行調試期或取水樣時使用。c．當濾芯堵塞
后，能利用熱網(wǎng)壓力對各個過濾單元進行逐個反沖
洗，反沖洗過程中能保持水處理量基本不變。d．設
備應具有高強度及耐磨性，能夠適應惡劣的水質環(huán)
境。
② 失水風險防范
根據(jù)CJJ 34—201O《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設計規(guī)范》第
7．5．3條，閉式熱網(wǎng)補水裝置的流量不應小于熱網(wǎng)
流量的2％ ，事故補水量不應小于熱網(wǎng)流量的4％。
根據(jù)最不利工況，對中繼泵站的軟化水處理系
統(tǒng)與補水箱容積進行設計計算。最不利工況：若發(fā)
生事故時，其他常規(guī)補水點都失去補水能力，單獨憑
借中繼泵站應急補水系統(tǒng)進行連續(xù)補水，且補水能
力維持在設計流量的6％ 以上。
3．5 供電系統(tǒng)的安全保障
① 雙電源設計
中繼泵站設計之初采用單電源設計，通過分析
事故預想方案，若電源故障造成中繼泵站停泵，將嚴
重危害長輸管網(wǎng)安全運行 ，從而產(chǎn)生巨大的社會
影響。為保證安全供熱，中繼泵站必須配置可靠的
供電電源，因此確定將單電源改造為雙電源，均按一
級用電負荷考慮。
在改造時，增加備用電源進線柜、備用電源消弧
消諧柜、聯(lián)絡柜、返線柜，增加備用電源進線電纜。
雙電源改造方案實施后，主電源、備用電源采用雙母
線接線、兩路進線。兩路進線分別為I號進線(對
應主電源)、Ⅱ號進線(對應備用電源)，I號進線負
責1號供回水加壓泵的供電，Ⅱ號進線負責2號供
回水加壓泵的供電。當任一電源發(fā)生故障時，可通
過自動連鎖和手動控制兩種方式將另一路電源快速
投運，確保中繼泵站的不間斷穩(wěn)定運行。
② 備用電源及設備切換試驗
當主供電線路發(fā)生故障停電時，若不能短時間
切換至備用電源及設備，將造成熱力首站回水壓力
降低，供水壓力升高，長輸管網(wǎng)水力工況惡化。嚴重
時將導致熱力首站循環(huán)泵氣蝕，循環(huán)泵出口超壓等
事故。能否通過自動或手動方式順利切換至備用電
源及設備，必須通過備用電源及設備切換試驗的檢
驗，確保中繼泵站的不間斷穩(wěn)定運行。
試驗前準備：a．將1號供回水加壓泵頻率均調
整至25 Hz。b．I、Ⅱ號進線的供電線路以及配電
柜、變頻柜等控制裝置正常，檢測絕緣正常，Ⅱ號進
線供電電路處于備啟動狀態(tài)。所有報警裝置正常，
儀表指示參數(shù)正常，安全裝置設定正常，保護裝置正
常。c．2號供回水加壓泵進出口電磁閥開啟關閉試
驗正常，進口電磁閥均處于開啟位置，出口電磁閥均
處于關閉位置。加壓泵盤車正常，加壓泵排氣完畢，
管道嚴密性情況正常。d．值班室設置報警裝置(警
鈴)，事故停泵后自動報警。e．熱電廠將熱力首站循
環(huán)泵流量降至5 000 m ／h，回水壓力為0．45 MPa。
試驗啟動：a．核實各有關設備狀態(tài)正常后，由調
度中心發(fā)送指令進行試驗。切斷主電源，值班室內
警鈴響起，甲組值班人員立即到控制顯示屏前確認
2號供回水加壓泵是否自動連鎖低頻(10 Hz)啟動。
若確認正常啟動，匯報值班班長。b．乙組值班人員
確認2號供回水加壓泵散熱風扇、出口電磁閥是否
連鎖自動開啟。若確認均正常啟動，匯報值班班長。
c．甲組值班人員到配電室檢查配電柜、變頻柜等電
氣控制裝置、儀表指示參數(shù)是否正常，并將檢查結果
匯報值班班長。d．值班班長向調度中心匯報，接到
指令后派甲組值班人員開始提高2號供回水加壓泵
頻率，每1 min提高5 Hz，直至達到正常運行工況。
試驗期間的注意事項：
a．注意檢查各設備是否良好，儀表指示參數(shù)是
否正常，檢查電流及加壓泵出口壓力是否正常，設備
啟停操作及處理應詳細作好記錄。
b．檢查加壓泵軸承、電機等的振動及溫度是否
正常，作好記錄并隨時注意設備運行情況。
(下轉第A10頁)
· A 03 ·
第38卷第4期 煤氣與熱力 www．gasheat．CII
— Al6．A32．
許國春，丁艷輝．吸收式熱泵回收熱電廠余熱的熱源
方案比選[J]．煤氣與熱力，2014，34(5)：A01一A04．
張蓉，張磊．熱電廠凝汽器循環(huán)冷卻水余熱利用供熱
技術[J]．煤氣與熱力，2014，34(12)：A08一A10．
Technical Route and Case of Clean
Heating Planning in Northern Heating Area
QIN Lucai，SUN Jikang，CHEN Jiangna
Abstract： For the northern heating area，the
clean heating has been partially implemented(or star—
ted to be implemented)in cities where the centralized
heating is main source，the heating pollution problem
has been effectively alleviated．a(chǎn)nd the heating pollu—
tion problem is mainly concentrated in towns and villa．
ges．There are significantly differences in heating status，
heating scale and heating mode in cities，towns and
villages，and aimed at these 3 kinds of areas，the tech—
nical routes of clean heating planning are proposed respectively．
The definition of clean heating is introduced，
and the thinking and technical route of clean
heating planning are analyzed．Combined with relevant
cases，the specific technical routes of clean heating in
cities，towns and villages are introduced，and some sug—
gestions on the implementation of clean heating are put
forward．
Key words： clean heating；northern heating ar—
ea；technical route
(上接第A03頁)
C．每1 h觀察除污器前后壓力，當超過正常值
時，應查明原因并及時實施手動排污處理，并向調度
中心匯報。
上述試驗步驟為自動切換試驗。若采取手動切
換，需手動開啟2號供回水加壓泵出口電磁閥，人為
低頻啟動2號供回水加壓泵。自動切換試驗條件
下，在幾秒內即可完成電源及設備的切換，而手動切
換需要近10 min才能完成。因此，自動切換是確保
中繼泵站不間斷穩(wěn)定運行的有力保障。
參考文獻：
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Safeguard M easures for Safe Operation
of Booster Pump Station of Long-distance
Heat—supply Network
CUI Yue，LUO Yonghuan，CHENG Xinwen
Abstract： Combined with engineering exam—
ples，the safeguard measures for safe operation of boost—
er pump station are discussed，including the water
hammer resistance of booster pump station，the high
temperature resistance of water supply pressurized
pump，the setting of safety valve，water quality manage—
ment and water loss prevention，security safeguard of
power supply system and SO on．
Key words： long—distance heat-supply network：
booster pump station；safe operation；safeguard meas—
l1r S
瀨氌昧
· A 10 ·
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