基于海上平台的取水系统及其施工方法

摘要

本申请属于供水系统技术领域，具体涉及基于海上平台的取水系统。基于海上平台的取水系统包括安装在水域上的取水设备；取水设备包括循环水泵、扬水管和输水管。输水管的上端与所述循环水泵的进水口连接；下端伸入到水面下方，且悬空布置在水域中。输水管包括与循环水泵等高设置的等高管道，以及高于所述循环水泵设置的高位管道；高位管道下方建造有水处理构筑物和配电构筑物。本申请的取水系统直接将取水设备固定在水面上，通过取水设备的扬水管直接从水域中抽取海水，省去了传统循环水泵房的下部结构及引水构筑物，避免了施工过程中的土方开挖量大、深基坑支护及止水工程措施费用高、风险大等系列问题，能够降低施工难度和周期，减少工程投资。

权利要求

1.基于海上平台的取水系统，其特征在于，包括海上平台结构和安装在水域上的取水设备；所述取水设备包括循环水泵和扬水管；所述扬水管的上端与所述循环水泵的进水口连接，所述扬水管的下端伸入到水面下方，且悬空布置在水域中；

所述取水设备还包括连接所述循环水泵的出水口的输水管；

所述输水管包括与所述循环水泵等高设置的等高管道、高于所述循环水泵设置的高位管道以及竖直的过渡管道；所述等高管道与所述高位管道之间通过弯头和所述过渡管道连接；

所述海上平台结构包括用于安装所述扬水管、所述循环水泵以及所述等高管道的主平台和用于安转所述高位管道的管道平台；

所述管道平台与所述主平台之间建造有水处理构筑物和配电构筑物；

所述取水系统还包括安装在所述水处理构筑物上游的过滤设备；

所述过滤设备包括同轴安装在所述等高管道上的刮片式过滤器和为所述刮片式过滤器传递扭矩的传动机构，所述传动机构的传动轴从所述等高管道外侧，穿过所述等高管道上的弯头伸入到所述等高管道的内部与所述刮片式过滤器连接。

2.根据权利要求1所述的基于海上平台的取水系统，其特征在于：所述过滤设备还包括拦污格栅；所述拦污格栅安装在所述扬水管的下端；所述拦污格栅的高度不小于所述扬水管的直径。

3.根据权利要求2所述的基于海上平台的取水系统，其特征在于：所述取水系统还包括位于所述扬水管下方的护底，所述护底为抛填于水底的块石或预制板。

4.根据权利要求3所述的基于海上平台的取水系统，其特征在于：所述取水系统还包括海上平台结构，所述海上平台结构包括：主平台，用于固定所述扬水管、所述循环水泵和所述等高管道；

承台桩，通过垂直桩和交叉斜桩从下方支撑起所述主平台；

管道平台，位于所述主平台上，用于支撑起所述高位管道。

5.根据权利要求4所述的基于海上平台的取水系统，其特征在于：所述取水设备呈线性均匀分布在所述主平台上；相邻所述取水设备之间的间隔距离不小于所述扬水管的直径的四倍。

6.根据权利要求5所述的基于海上平台的取水系统，其特征在于：所述循环水泵由水泵电机驱动，所述主平台上还建造有用于固定所述水泵电机的电机平台以及在所述水泵电机的一侧建造有钢筋混凝土制成的剪力墙。

7.基于海上平台的取水系统的施工方法，其特征在于，所述取水系统包括权利要求1‑6任一项所述的基于海 上平台的取水系统，所述施工方法包括如下步骤：在水面建造海上平台结构；

基于所述海上平台结构安装取水设备；

所述在水面建立海上平台结构包括：采用海上打桩船建造承台桩；

采用钢筋混凝土现浇或预制结构在所述承台桩上搭建主平台；

在所述主平台上搭建管道平台；

所述基于所述海上平台结构安装取水设备包括：采用吊装施工在所述主平台上安装所述取水设备的扬水管、循环水泵以及输水管的等高管道；

以及在所述管道平台上安装所述输水管的高位管道；

在基于海上平台结构安装取水设备的同时，在所述管道平台下方建造水处理构筑物和取水设备的配电控制构筑物；

以及在所述等高管道内同轴安装刮片式过滤器的刮片，在所述高位管道下方安装为所述刮片式过滤器传递扭矩的传动机构。

8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于：还包括在所述扬水管下端安装高度不小于所述扬水管的直径的拦污格栅。

说明书

基于海上平台的取水系统及其施工方法

技术领域

[0001] 本申请涉及供水系统技术领域，具体涉及基于海上平台的取水系统及其施工方法。

背景技术

[0002] 海边电厂所需的冷却水源通常采用一次循环直流供水系统，海水通过循环水泵升压至汽机房凝汽器，经换热后再排至大海。常规火电厂每台机组配置两台循环水泵，每台水
泵配置进水闸门、拦污格栅、旋转滤网等清污设备，循环水泵房布置在靠近海边的陆域上，
循环水泵房的取水系统主要由引水明渠或取水头部+箱涵、泵房下部进水流道等组成，具有
混凝土浇筑体量大、基坑深，开挖土方量大的特点。

[0003] 由于海边通常为淤泥质层，地基条件非常差，需要采取深基坑支护、围堰施工、止水降水等专项施工方案，导致海边取水泵房存在施工难度大，风险高，周期长，工程措施费
用高等系列问题，严重影响了电厂主体工程建设进度，综合成本较大。

[0004] 因此，亟待设计一种成本低且建设周期短的基于海上平台的取水系统。

发明内容

[0005] 针对上述问题，本申请提供了一种基于海上平台的取水系统，取水系统将取水设备直接安装在水域的水面上，利用扬水管直接伸入到水域中取水。相较于传统的取水设备，
本申请省去了去开挖引水沟渠的步骤，建造成本低且建设周期短。

[0006] 根据本申请的实施例，第一方面提供了一种基于海上平台的取水系统，包括安装在水域上的取水设备；所述取水设备包括循环水泵以及扬水管；所述扬水管的上端与所述
循环水泵的进水口连接，所述扬水管的下端伸入到水面下方，且悬空布置在水域中。

[0007] 优选的，所述取水设备还包括连接所述循环水泵的出水口的输水管；

[0008] 所述输水管包括与所述循环水泵等高设置的等高管道，以及高于所述循环水泵设置的高位管道；

[0009] 所述高位管道下方建造有水处理构筑物和配电构筑物。

[0010] 优选的，所述取水系统还包括安装在所述水处理构筑物上游的过滤设备；

[0011] 所述过滤设备包括安装在所述等高管道上的刮片式过滤器；所述刮片式过滤器的传动机构位于所述高位管道下方，并设置于所述等高管道外侧，为所述刮片式过滤器的刮
片传递扭矩。

[0012] 优选的，所述过滤设备还包括拦污格栅；所述拦污格栅安装在所述扬水管的下端；所述拦污格栅的高度不小于所述扬水管的直径。

[0013] 优选的，所述取水系统还包括位于所述扬水管下方的护底，所述护底为抛填于水底的块石或预制板。

[0014] 优选的，所述取水系统还包括海上平台结构，所述海上平台结构包括：

[0015] 主平台，用于固定所述扬水管、所述循环水泵和所述等高管道；

[0016] 承台桩，通过垂直桩和交叉斜桩从下方支撑起所述主平台；

[0017] 管道平台，位于所述主平台上，用于支撑起所述高位管道。

[0018] 优选的，所述取水设备呈线性均匀分布在所述主平台上；相邻所述取水设备之间的间隔距离不小于所述扬水管的直径的四倍。

[0019] 根据本申请的实施例，第二方面提供了一种基于海上平台的取水系统，包括如下步骤：

[0020] 在水面建造海上平台结构；

[0021] 基于所述海上平台结构安装取水设备。

[0022] 优选的，所述在水面建立海上平台结构包括：

[0023] 采用海上打桩船建造承台桩；

[0024] 采用钢筋混凝土现浇或预制结构在所述承台桩上搭建主平台；

[0025] 在所述主平台上搭建管道平台；

[0026] 所述基于所述海上平台结构安装取水设备包括：

[0027] 采用吊装施工在所述主平台上安装所述取水设备的杨水管、循环水泵以及输水管的等高管道；

[0028] 以及在所述管道平台上安装所述输水管的高位管道。

[0029] 优选的，还包括在基于海上平台结构安装取水设备的同时，在所述管道平台下方建造水处理构筑物和取水设备的配电控制构筑物；

[0030] 以及在所述扬水管下端安装高度不小于所述扬水管的直径的拦污格栅；

[0031] 以及在所述等高管道内安装所述刮片式过滤器的刮片，在所述高位管道下方安装所述刮片式过滤器的传动机构。

[0032] 本申请的基于海上平台的取水系统直接将取水设备固定在水面上，通过取水设备的扬水管直接从水域中抽取海水。相较于传统的循环水泵房，本申请省去了传统循环水泵
房的下部结构及引水构筑物，避免了施工过程中的土方开挖量大、深基坑支护及止水工程
措施费用高、风险大等系列问题，能够降低施工难度和周期，减少工程投资。

附图说明

[0033] 图1为本申请的结构示意图；

[0034] 图2为主平台上的设备分布结构示意图。

[0035] 图中，循环水泵1、扬水管2、等高管道3、高位管道4、弯头5、过渡管6、拦污格栅7、刮片式过滤器8、传动机构9、垂直桩10、交叉斜桩11、主平台12、管道平台13、剪力墙14、电机平
台15、水泵电机16、水处理构筑物17、配电构筑物18。

具体实施方式

[0036] 下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

[0037] 基于海上平台的取水系统主要包括建造在水域中的海上平台结构以及安装在海上平台结构上的取水设备、过滤设备、水处理构筑物17以及取水设备的配电构筑物18。

[0038] 本实施将取水设备直接安装在水面上，相较于传统的循环水泵房结构，本实施例省去了传统循环水泵房的下部结构及引水构筑物，避免了施工过程中的土方开挖量大、深
基坑支护及止水工程措施费用高、风险大等系列问题，能够降低施工难度和周期，减少工程
投资。

[0039] 取水设备包括循环水泵1以及连接循环水泵1的扬水管2和输水管。其中，扬水管2的一端(上端)与循环水泵1的进水口连接，扬水管2的另一端(下端)伸入到水面下方，且悬
空布置在水域中。

[0040] 输水管连接循环水泵1的出水口，包括与循环水泵1等高设置的等高管道3，以及高位设置的高位管道4，等高管道3与高位管道4之间通过弯头5和竖直的过渡管6道连接。需要
说明的是，为方便安装，循环水泵1的进水口垂直朝向，循环水泵1的出水口水平朝向海岸的
方向。本实施例中的等高设置是指等高管道3和循环水泵1的出水口整体安装在同一平面
上，允许循环水泵1的出水口与等高管道3之间因连接方式存在小范围的高度差。高位设置
是指高位管道4的安装平面高于循环水泵1的安装平面，高位管道4的安装平面与循环水泵1
的安装平面之间具有一定的空间，即，该空间是指本实施例中的水处理构筑物17以及取水
设备的配电构筑物18的安装空间。在本实施例中，水处理构筑物17包括但不限于海水加氯
间，取水设备的配电构筑物18包括但不限于取水设备的配电间及控制室。本实施例中的高
位管道4下方具有高度约为4.5m的安装空间。

[0041] 过滤设备安装在水处理构筑物17的上游，具体包括安装在循环水泵1上游的拦污格栅7和安装循环水泵1下游的刮片式过滤器8。其中，拦污格栅7为安装在扬水管2下端的筒
状拦污格栅7，筒状拦污格栅7的高度不小于扬水管2的直径。为保证过滤效果和经济性，本
实施例中的筒状拦污格栅7的高度等于扬水管2的直径。

[0042] 为防止海底的泥沙直接吸入到扬水管2中，拦污格栅7距离海水底部的高度不小于2倍扬水管2的直径，在实施例中，拦污格栅7距离海底的高度约5m，并在海水底部抛填块石
或预制板护底。

[0043] 刮片式过滤器8优选用电动刮片式过滤器8，电动刮片式过滤器8安装于输水管与循环水泵1等高设置的等高管道3。利用筒状拦污格栅7和第二过滤装置对海水进行截污和
自动反洗，能够有效保证海水的水质。

[0044] 由于刮片式过滤器8的刮片同轴安装在等高管道3内，而过滤器的电机需要通过传动机构9为刮片传递扭矩，因此传动机构9需要设置与刮片同轴的传动轴以连接刮片。一些
实施例中的运输管道为直管，需要将传动机构9设置在运输管道内部，以保证传动机构9的
传动轴与刮片同轴。将传动机构9设于运输管道内部后，传动机构9浸泡在运输管道内的海
水中，传动机构9的腐蚀严重，导致电动刮片式过滤器8的寿命较短。

[0045] 在本实施例中，由于等高管道3和高位管道4之间存在高度差，传动机构9的传动轴可在等高管道3外部与刮片同轴设置，避免传动机构9受到等高管道3内的海水腐蚀，有助于
延长刮片式过滤器8的使用寿命。具体的，传动机构9优选用齿轮箱，传动机构9安装在高位
管道4下方，传动机构9上的传动轴从等高管道3外侧，穿过等高管道3上弯管伸入到等高管
道3的内部与刮片连接。本实施例中输水管不但能够合理安装水处理构筑物17以及取水设
备的配电构筑物18，保证取水系统结构紧凑，还能够避免传动机构9受到等高管道3内部的
海水腐蚀，延长电动刮片式过滤器8。并且相较于传统循环水泵1在流道上依次布置有钢闸
门、拦污格栅7、旋转滤网等清污设备，传统的清污设备造价高，受海水腐蚀和海生物的影
响，长时间运行后存在设备腐蚀、变形、堵塞、检修维护困难等情况。本实施例能够降低拦污
设备的费用，提高了检修的可操作性。

[0046] 在本实施例中，海上平台结构从下至上依次包括承台桩、主平台12和管道平台13。承台桩包括由海上打桩船施工形成的垂直桩10和交叉斜桩11。垂直桩10承担竖向承载力，
交叉斜桩11主要提供水平抗力。交叉斜桩11的垂直倾斜角度约为10°，水平倾斜角度约20°，
能够避免相互配合的交叉斜桩11发生碰撞。通过垂直桩10和交叉斜桩11保证支撑结构的稳
定性。

[0047] 主平台12采用钢筋混凝土现浇或预制结构固定在承台桩上。取水设备的扬水管2位于远离海岸的一侧，取水设备的循环水泵1和输水管的等高管道3均固定在主平台12上。
管道平台13位于主平台12靠近海岸的一侧。管道平台13的上表面支撑起高位设置的高位管
道4，管道平台13的下方与主平台12之间修筑水处理构筑物17和配电构筑物18，以便于充分
利用主平台12上方的空间。

[0048] 如图2所示，本实施例的取水系统具有呈线性均匀分布的七台取水设备，具体的，相邻取水设备之间的间隔距离不小于4倍扬水管2的直径。根据模型试验得出：当取水设备
之间的布置间距达到4至5倍扬水管2的直径时，可以有效降低相邻取水设备之间的相互影
响，能够避免取水设备的吸水效率降低。

[0049] 本实施例在保障循环水泵1正常使用条件下，根据实际取水需求利用多台循环水泵1直接抽取海水，能够省去传统循环水泵房的引水沟渠，减少开挖量。在本实施例中，在输
水管的高位管道4上设置有相互联络的阀门，保证输水管既可单独运行，也可联合运行，提
高了供水的可靠性。

[0050] 在本实施例中，为防止循环水泵1的水泵电机16震动过大，在主平台12上建造有用于固定水泵电机16的电机平台15，以及在水泵电机16的一侧布置有钢筋混凝土制成的剪力
墙14。为方便物料的运输，本实施例中的取水系统与电站的运输码头联合布置，以便于借用
运输码头的运输通道。

[0051] 本实施例还提供了一种基于海上平台的取水系统的施工方法，包括如下步骤：

[0052] 在水面建造海上平台结构；

[0053] 基于海上平台结构安装取水设备。

[0054] 其中，在水面建立海上平台结构包括：采用海上打桩船建造承台桩，采用钢筋混凝土现浇或预制结构在所述承台桩上搭建主平台12，并在主平台12上搭建管道平台13。

[0055] 基于海上平台结构安装取水设备包括：通过吊装方法在主平台12上安装取水设备的杨水管、循环水泵1以及输水管的等高管道3，以及在管道平台13上固定输水管的高位管
道4。其中，扬水管2的上端与循环水泵1的进水口连接，下端伸入到水面下方，且悬空布置在
水域中。输水管连接循环水泵1的出水口，输水管的等高管道3与循环水泵1等高设置，输水
管的高位管道4高于循环水泵1设置。

[0056] 施工方法还包括：在基于海上平台结构安装取水设备的同时，于管道平台13下方建造水处理构筑物17和取水设备的配电控制构筑物；以及在扬水管2下端安装高度不小于
所述扬水管2的直径的拦污格栅7，在等高管道3内安装刮片式过滤器8的刮片，在高位管道4
下方安装所述刮片式过滤器8的传动机构9；以及在所述高位管道4下方建造水处理构筑物
17和配电构筑物18；以及在扬水管2下方的海底抛填于块石或预制板护底。由于取水系统的
尺寸要求已经在前文中说明，因此，在施工方法中不再赘述。

[0057] 以某滨海电站的取水系统为例：取水系统的承台桩选用φ1200mm建造垂直桩10和交叉斜桩11。在主平台12上安装有9台取水设备，以4×250MW机组9台循环水泵1为例，循环
水泵房下部结构尺寸为55m×45m(长×宽)，泵房深13m，泵房池壁厚1.2m，底板厚度1.4m。本
实施例的取水系统与传统的循环水泵房的主要参数见表1。

[0058] 表1：

[0059]

[0060]

[0061] 根据表1对比分析可知，相比传统的循环水泵房结构，建造本实施例中的取水系统，简化了施工工艺，节省施工周期五个月，节省投资费用约1896.42万元，具有较好的经济
和社会效益。

[0062] 需要说明的是，基于海上平台的取水系统不限于在海域使用，在河流、湖泊等水域中也可采用本方案进行取水。

[0063] 本申请并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精
神和范围的情况下，本申请并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示
示例。