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长输热网中继泵站安全运行保障措施

文档作者：崔胡罗永焕程心文文档来源：济南热力集团有限公司		点击数：	更新时间： 2021年07月30日
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第38卷第4期
2018年4月
煤气与热力
GAS ＆ HEAT
Vo1．38 No．4
Apr．2018
· “2018供热工程建设与高效运行研讨会"专栏·
长输热网中继泵站安全运行保障措施
崔胡， 罗永焕， 程心文
(济南热力集团有限公司，山东济南250100)
摘要： 结合工程实例，对中继泵站安全运行的保障措施进行探讨，包括中继泵站抗水击能
力、供水加压泵耐高温能力、安全阀的设置、水质管理及失水风险防范、供电系统的安全保障等方
面。
关键词： 长输热网； 中继泵站； 安全运行； 保障措施
中图分类号：TU995．3 文献标志码：B 文章编号：1000-4416(2018)04一OAO1—03
作者简介：崔弱，男，高级工程师，硕士，主要从事供热
工程施工及运行管理工作。
1 概述
随着集中供热技术的发展和节能环保要求的日
益提高，集中供热热源向城市外部大型热电厂转移，
通过大管径、长距离热网向城市中心输送热能成为
一种发展方向。如济南章丘华电热电厂余热利用项
目、太原太古长输集中供热工程等，均采用规格为
DN 1 400 mm的超大管径，热水输送距离也超过40
km。由于管网承压等级和管径的限制，仅靠热力首
站设置的循环泵难以完成如此长距离的热量输送，
因此沿途设置中继泵站分别对供回水进行加压，成
为长输热网输送热量的必要手段 j。由于大管径
收稿日期：2017—05—12； 修回日期：2017—09—23
长输热网的供热面积大多在1 000×10 m。以上，若
中继泵站出现问题将导致大面积停热，造成巨大的
社会影响，因此中继泵站的安全运行是需要关注的
重点内容。本文结合工程实例，对中继泵站安全运
行的保障措施进行探讨。
2 中继泵站的工艺流程
为了解决济南市东部城区热源不足的情况，济
南热力集团有限公司实施了章丘华电热电厂余热利
用项目。该工程于2014年开工建设，供热能力达
1 500 X 10 m ，设计流量为7 200 m ／h。热网东起
章丘华电热电厂，西至二环东路，供热管道规格为
DN 1 400 mm，长度45 km。为满足长距离输送要
求，选择在济南市唐冶新区设置中继泵站。中继泵
站供(回)水加压工艺流程见图1，供水与回水加压
工艺的区别在于供水加压泵出口母管安装了安全
阀，而回水加压泵出口母管并未安装。供(回)水经
除污器后进入供(回)水加压泵，经加压后送出中继
泵站。长输管网DN 1 400 mm供回水管进入中继泵
站后缩径为DN 1 200 mm，供回水加压泵进出口管
径均为DN 1 000 mm，出口母管规格为DN 1 200
mm，中继泵站出口管扩径至DN 1 400 mm。配置两
台供水加压泵(1用1备)，单台性能参数为：流量
7 200 m ／h，电功率1 120 kW，全压头42 1TI。配置两
台回水加压泵(1用1备)，单台性能参数为：流量
· A 01·
第38卷第4期 煤气与热力
7 200 m ／h，电功率1 250 kW，全压头48 m。
图1 中继泵站供(回)水加压流程
3 安全运行保障措施
3．1 抗水击能力
① 减少法兰连接部件。传统的泵站设计往往
大量采用法兰连接，但对于长输管网的中继泵站应
尽可能减少法兰连接，以降低水击发生时法兰撕脱
而造成的泄漏风险。若必须采用法兰连接，一定考
虑足够的检修空间，以便出现泄漏时实施紧急维修。
② 应考虑盲板力对加压泵出口软连接(加压
泵入口采用硬连接)的影响。由于加压泵为固定基
础，可视为固定端，而盲板力产生的推力全部转向加
压泵出口母管，易导致出口母管发生偏移。若出口
母管偏移量过大，加压泵出口的软接头有可能出现
拉脱情况。因此，加压泵出口的软连接应选用防拉
脱可曲挠橡胶接头。
③ 管道支架的设计应使得管道固有频率避开
激发频率。在特定运行状态特别是水击工况下，中
继泵站的管道易产生异常振动，当管道固有频率接
近激发频率时，易导致管子及连接部件的疲劳破
坏_4 j，甚至导致泄漏事故。因此，应采用有限元分
析软件(如ANSYS软件)对管道系统进行模态分
析，计算管道系统的固有频率，然后核查激发频率与
固有频率是否接近。若在模态分析中发现激发频率
与固有频率接近的情况，应重新修正支架的位置，以
提高管道系统的刚度，避免振动。
④ 设置带止回阀的旁通管。在供、回水加压
泵的入口母管和出口母管之间均设置带止回阀的旁
通管。在加压泵正常运行时，由于加压泵出口压力
高于人口压力，止回阀为关闭状态，此时旁通管不过
流。在突然停泵的瞬间，加压泵出口压力急剧降低，
人口压力大幅提高，加压泵人口压力推开止回阀形
成过流。这样，即使在加压泵突然停止工作的情况
下，仍然可以维持长输管网的循环运行。旁通管上
的止回阀应选用阻力较小、开启灵活的产品。旁通
管的管径越大，应对水击的能力越强，该工程中旁通
管选取与加压泵进出口相同的管径。
3．2 供水加压泵耐高温能力
供水加压泵始终工作在高温高压状态下，工作
条件较为恶劣。为了防止极端不利情况出现，选用
耐压2．5 MPa，耐温150℃ 的加压泵，高于长输管网
的设计压力1．6 MPa、设计温度120℃ 。虽然增加
了设备造价，但加压泵的安全运行得到了有力保证。
3．3 安全阀
安全阀一般设置在供热系统的易超压点上，作
为泄压装置。易超压点出现在热力首站循环泵出
口、中继泵站加压泵出口，以及整个热网的最低处。
对于该工程，中继泵站在整个长输管网高程的中间
位置，因此仅需要考虑在加压泵出口母管设置安全
阀。
由于热力首站循环泵人口已安装安全阀，中继
泵站回水加压泵出口与热力首站循环泵入口之间无
用户，也无分支管道，仅有常开状态的分段阀门。因
此，两者可视为直接互通、压差稳定，可不考虑在回
水加压泵出口安装安全阀，仅在供水加压泵出口母
管设置安全阀。
3．4 水质管理及失水风险防范
① 除污器的设计选择
除污器设置在供回水加压泵进口母管上，设计
上可分为加旁通管、不加旁通管两种方案。加旁通
管的优点是当除污器出现堵塞等故障时能够及时通
过旁通管过流，缺点是进水通过旁通管后将失去过
滤屏障，颗粒较大的杂物易直接进入加压泵，造成加
· A 02 ·
崔明，等：长输热网中继泵站安全运行保障措施 第38卷第4期
压泵机械损伤甚至停泵。该中继泵站选择不加旁通
管的方式，这就对除污器的运行可靠性提出更高要
求。
热网启动初期，管道内杂物很多，既有像砖头、
碎石和焊渣等坚硬的大块杂物，又有大量泥沙及脱
落的锈皮等小粒径杂物。因此，在加压泵入口母管
宜设置两级除污器。在入口母管的适当位置设置过
滤精度相对低的一级除污器，滤径以3—6 mm为
宜，用以在热网运行初期清除管道中大颗粒杂物。
待系统运行1个供暖期，管网中大颗粒杂物基本被
清除后，在第2个供暖期将第二级除污器投入运行，
用于过滤细小颗粒的杂物。除污器应具备以下功
能：a．能自动根据除污器前后差压、运行时间实施反
冲洗操作，建议以除污器前后差压作为判定是否应
进行反冲洗的优先条件。b．具备手动控制模式，便
于在运行调试期或取水样时使用。c．当滤芯堵塞
后，能利用热网压力对各个过滤单元进行逐个反冲
洗，反冲洗过程中能保持水处理量基本不变。d．设
备应具有高强度及耐磨性，能够适应恶劣的水质环
境。
② 失水风险防范
根据CJJ 34—201O《城镇供热管网设计规范》第
7．5．3条，闭式热网补水装置的流量不应小于热网
流量的2％ ，事故补水量不应小于热网流量的4％。
根据最不利工况，对中继泵站的软化水处理系
统与补水箱容积进行设计计算。最不利工况：若发
生事故时，其他常规补水点都失去补水能力，单独凭
借中继泵站应急补水系统进行连续补水，且补水能
力维持在设计流量的6％ 以上。
3．5 供电系统的安全保障
① 双电源设计
中继泵站设计之初采用单电源设计，通过分析
事故预想方案，若电源故障造成中继泵站停泵，将严
重危害长输管网安全运行 ，从而产生巨大的社会
影响。为保证安全供热，中继泵站必须配置可靠的
供电电源，因此确定将单电源改造为双电源，均按一
级用电负荷考虑。
在改造时，增加备用电源进线柜、备用电源消弧
消谐柜、联络柜、返线柜，增加备用电源进线电缆。
双电源改造方案实施后，主电源、备用电源采用双母
线接线、两路进线。两路进线分别为I号进线(对
应主电源)、Ⅱ号进线(对应备用电源)，I号进线负
责1号供回水加压泵的供电，Ⅱ号进线负责2号供
回水加压泵的供电。当任一电源发生故障时，可通
过自动连锁和手动控制两种方式将另一路电源快速
投运，确保中继泵站的不间断稳定运行。
② 备用电源及设备切换试验
当主供电线路发生故障停电时，若不能短时间
切换至备用电源及设备，将造成热力首站回水压力
降低，供水压力升高，长输管网水力工况恶化。严重
时将导致热力首站循环泵气蚀，循环泵出口超压等
事故。能否通过自动或手动方式顺利切换至备用电
源及设备，必须通过备用电源及设备切换试验的检
验，确保中继泵站的不间断稳定运行。
试验前准备：a．将1号供回水加压泵频率均调
整至25 Hz。b．I、Ⅱ号进线的供电线路以及配电
柜、变频柜等控制装置正常，检测绝缘正常，Ⅱ号进
线供电电路处于备启动状态。所有报警装置正常，
仪表指示参数正常，安全装置设定正常，保护装置正
常。c．2号供回水加压泵进出口电磁阀开启关闭试
验正常，进口电磁阀均处于开启位置，出口电磁阀均
处于关闭位置。加压泵盘车正常，加压泵排气完毕，
管道严密性情况正常。d．值班室设置报警装置(警
铃)，事故停泵后自动报警。e．热电厂将热力首站循
环泵流量降至5 000 m ／h，回水压力为0．45 MPa。
试验启动：a．核实各有关设备状态正常后，由调
度中心发送指令进行试验。切断主电源，值班室内
警铃响起，甲组值班人员立即到控制显示屏前确认
2号供回水加压泵是否自动连锁低频(10 Hz)启动。
若确认正常启动，汇报值班班长。b．乙组值班人员
确认2号供回水加压泵散热风扇、出口电磁阀是否
连锁自动开启。若确认均正常启动，汇报值班班长。
c．甲组值班人员到配电室检查配电柜、变频柜等电
气控制装置、仪表指示参数是否正常，并将检查结果
汇报值班班长。d．值班班长向调度中心汇报，接到
指令后派甲组值班人员开始提高2号供回水加压泵
频率，每1 min提高5 Hz，直至达到正常运行工况。
试验期间的注意事项：
a．注意检查各设备是否良好，仪表指示参数是
否正常，检查电流及加压泵出口压力是否正常，设备
启停操作及处理应详细作好记录。
b．检查加压泵轴承、电机等的振动及温度是否
正常，作好记录并随时注意设备运行情况。
(下转第A10页)
· A 03 ·
第38卷第4期 煤气与热力 www．gasheat．CII
— Al6．A32．
许国春，丁艳辉．吸收式热泵回收热电厂余热的热源
方案比选[J]．煤气与热力，2014，34(5)：A01一A04．
张蓉，张磊．热电厂凝汽器循环冷却水余热利用供热
技术[J]．煤气与热力，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．and 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页)
C．每1 h观察除污器前后压力，当超过正常值
时，应查明原因并及时实施手动排污处理，并向调度
中心汇报。
上述试验步骤为自动切换试验。若采取手动切
换，需手动开启2号供回水加压泵出口电磁阀，人为
低频启动2号供回水加压泵。自动切换试验条件
下，在几秒内即可完成电源及设备的切换，而手动切
换需要近10 min才能完成。因此，自动切换是确保
中继泵站不间断稳定运行的有力保障。
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[J]．山西建筑，2015，41(12)：145—146．
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
濑氇昧
· A 10 ·
--．。。。．．1．．．．．．1．．．．．．1．．．．．．1．．．．．．1．．．．．1．．．．_．‘‘’ -．．．．．_l_．．．．．I‘’’ ．-1．．．1I_．．．．I．_ 1．．‘。。 1．．．．．|．' ．

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