河水綠化泵站在揚州市政綠化工程中的應用與推廣

陳 銳 袁海霞 萬衛勝

(1.揚州市勘測設計研究院有限公司 江蘇揚州 225007;2.揚州市綠化養護管理處 江蘇揚州 225000)

故人西辭黃鶴樓,煙花三月下揚州。古城揚州是一座具有二千多年歷史的文化名城,進入二十一世紀以來,城市建設取得令人矚目的成就,近年來先后獲得國家園林城市、國家生態示范市、中國最佳人居環境城市以及聯合國最佳人居環境城市等榮譽稱號,作為市容市貌建設排頭兵的市政綠化建設發揮了極其重要的作用。但是隨著揚州城市綠化面積的不斷增加,其養護與管理的工作量日益加大,如何更好的響應節約型社會建設的號召,結合地方特點,采取因地制宜的措施,保障市政綠化建設的有序發展越發顯得重要,本文從河水綠化泵站的設計思路出發,簡要闡述河水綠化泵站在揚州市政綠化工程養護中的高效節能應用與推廣。

1 揚州市政綠化及養護現狀

截止2009年底,揚州市城區已有綠化面積300多萬m2,同時每年以近5%的速度增加,綠化日常養護工作由揚州市綠化養護管理處負責承擔,養護主要工作有修剪、澆水、施肥、治蟲等,其中綠化澆水所用的相關費用為全年較高支出之一。揚州市原先綠化用水均通過市政消防栓放取自來水,成本較高,同時使用時與消防用水時有沖突,為節約成本,避免沖突,近幾年來結合揚州城區水體較多、水質較好的特點,經相關部門同意,在城區投資建設了7座河水綠化泵站,基本覆蓋了主城區的綠化取水范圍,大大降低了養護水費的開支,取得良好的社會與經濟效益。同時,仍計劃在周邊新增綠化區域根據綠化建設速度繼續建設河水綠化泵站。

2 工程設計

2.1 設計思路

綠化河水泵站是為綠化用水提供水源,根據其功能要求和位置,泵站布置應著重做好以下幾點。

2.1.1 泵站布置隱蔽,與周邊景觀協調

為方便取水,河水綠化泵站取水水源均為城市內部河道,而現階段城市河道兩側一般均為濱河景觀綠化,綠化小品布置精致,市民休閑廣場星羅棋布,水榭樓臺、疊石假山、市花名木更是比比皆是,如在此處建造常規泵站,即增加建設成本 (主要為綠化景觀修復工作),上部泵房建筑與周邊景觀、泵站進水口與河岸景觀等也較難協調,為此,河水綠化泵站的布置型式應新穎隱蔽。

2.1.2 泵站使用快捷,日常維護方便

由于河水綠化泵站用途主要為滿足城市日常綠化用水,水泵需長期使用且運行開啟頻繁,為降低工程運行管理成本,必須提高水泵單次運行效率,降低泵站的故障率,操作控制方便且無人值守,維修便捷。

2.2 方案比選

根據河水綠化泵站的設計思路,結合以往類似工程的經驗,設計初始階段主要從水泵選型、泵站布置型式兩方面進行方案比選。

2.2.1 水泵選型

根據泵站的揚程、流量范圍,結合以往城區類似泵站工程的泵型,主要就兩種泵型進行比選:潛水泵、離心泵。根據本工程為綠化用水泵站,運行開啟頻繁的特點,在泵型的選擇上主要考慮以下幾點。

(1)水泵運行安全,可靠性要求高;

(2)配套土建、泵房需較易與景觀協調;

(3)泵組結構應簡單、成熟可靠,便于運行、維護和管理;

(4)水泵裝置控制操作應簡單方便,便于觀察運行情況;

(5)工程投資經濟合理。

2.2.2 兩種泵型的特點比選如下

(1)潛水泵。潛水泵為現階段廣泛使用于城區的泵型,有成熟的設計、制造和運行、管理經驗,泵室為濕室。其優點是泵室結構較簡單,上部泵房工程可省。其缺點是由于本工程單泵配套功率不到30KW,常規潛水泵只有一組機械密封 (30kW 以上潛水泵為串聯雙組機械密封),易受滲水而損壞,故障率較高;另因其密封工藝的特殊性,需回廠家維修檢測后才能使用,不能滿足斷水后的快修要求;設備造價相對較高。

(2)離心泵。離心泵亦為現階段廣泛使用于城區的泵型,設計成熟、制造運行和管理經驗方便,泵室為干室。其優點是泵室為干室,檢修安裝方便,設備造價較低。其缺點是泵室結構較復雜,泵站進口布置較繁,需另設一套檢修泵。

經比選,兩種泵型各有利弊,根據工程特點與要求,為保證工程水泵在運行開啟頻繁的情況安全運行,且維修方便,同時配套土建應與周邊景觀的協調,為此選用離心泵。

2.2.3 泵站布置型式

由于本工程為河水綠化泵站,其布置型式的選擇將影響工程的安全使用,合理化的布置將確保工程的安全,大大節省工程投資和占地,利于工程的運行管理及其與周邊地形的和諧,同時為周邊環境美化、綠化、亮化等措施留下較好的利用空間。為此本泵站布置型式根據工程功能和工程與周邊景觀的協調布置要求,結合所選用的離心泵泵型,推薦兩種布置型式進行比選:布置型式一為地埋式布置;布置型式二為半地下式布置,從設備安裝檢修、工程占地、工程造價、與周邊景觀協調等4方面對兩種方案進行比選,見表1。

從表中可以看出,兩方案均可行。方案一不占地,造價較省,對周邊景觀無影響,但現場安裝較為繁瑣;方案二需占地,造價較高,上部泵房需與周邊景觀協調布置,但現場安裝方便。由于河水綠化泵站一般均位于景觀綠化附近,對景觀要求較高,因此,在確保工程的安全運行的同時,選用地埋式布置型式。

表1 泵室布置型式比較表

2.3 工程設計

根據工程的功能要求和泵型、布置型式的比選結果,主要從水泵及配套設備、泵站土建和控制方式3方面進行設計。

2.3.1 水泵及配套設備設計

本泵站設計供水服務對象為灑水車,灑水車的載水噸位一般在10t或12t,按正常自來水消防栓的出水速度,一般在12min左右可放滿一車。本設計水泵的放水速度按12min可放滿12t的灑水車水箱計算,設計流量為60m3/s,水泵揚程根據泵室所在地勢和河道水位等具體情況確定,一般在8～12m左右,單泵配套功率約為11kW。

為防止河水中雜物進入泵體,造成對水泵和灑水車進出水口的的損壞,同時還需保證足夠的過水斷面,設計時在水泵進水流道上設大通道攔污過流組合件,為保證平常更換,需安排小批量定制加工。該組合件在揚州河水綠化泵站近三年來的實際運行中,取得了非常好的效果。

2.3.2 泵站土建設計

本泵室為地埋式結構,泵室均為鋼筋砼,泵室內凈寬2.5m,凈長2.5m,凈高3.0m。泵室內設并聯兩臺工作泵,一用一備;水泵進口處均設底閥一支和大通道攔污過流組合件一組,為防止沉降不均造成進水管的損壞,進水管上需設柔性接頭一支;水泵出口經過調節閥門、管道與改造后的消防栓連接;為防止水體滲入或水泵檢修時水體進入泵室,泵室內設自排水泵一臺,該水泵啟動設液位控制系統,自動開停;為保證泵室內的通風,在泵室頂部設排風管;為方便工作和檢修人員的進入,在泵室頂部設進人孔1座;泵室頂部覆土至少0.5m厚以鋪設綠化。具體布置見下圖。

2.3.3 控制方式的優化設計

傳統的灑水車在消防栓放水時,通常由灑水工用消防扳手打開消防栓,放滿水后,再用消防扳手關閉消防栓。河水綠化泵站設計初期應業主要求,泵站運行時需無人值守,水泵開啟運行控制模式為壓力信號控制模式,即在水泵出口處設電接點壓力表一支,通過壓力設定值變動自動開停水泵;當消防栓開啟時,管道壓力釋放后,水泵接收信號立即啟動;當消防栓關住后,管道內壓力增加至設定值時,水泵接收信號立即停機。經過一段時間的運用,發現由于消防栓非精密閥門,使用數月后,近50%的消防栓都有輕微滲滴現象的發生,導致水泵在無工作狀態時,常常開停,以保持管道內的壓力穩定,壓力升降頻繁,即浪費電力,又損傷水泵,還易導致控制柜因過流自保而暫停自動控制的功能,為此,需經常拆洗消防栓的密封件、單向閥的閥芯和啟動控制柜的復位開關,給綠化養護帶來極大的不便。

如何在無人值守的前提下滿足功能需求,為此,設計人員、業主及工控設備人員等經過不斷的摸索和嘗試,對控制模式做出如下調整。

(1)采用無線電控制模式替代原有的壓力信號控制模式。在電路設計中,接收電路的濾波電容采用630V的電容器,采用較高的集成化電路,配100m的強力微型遙控發射器進行控制水泵運行。

(2)為防止誤操作,經微機編程后設定20m in的定時控制模塊,即時啟動定時,關泵自動消時,定時控制交流接觸線圈,每次啟泵時均從“0”時計時。

(3)為防止空氣開關的損壞及其它原因導致的缺相,在電路中加載缺相保護斷電裝置,最大限度的降低維修量。

經過以上對控制模板的調整設計,基本上使無人值守的河水綠化泵站實現智能化控制,降低了工人的勞動強度和故障率,保障了城市綠化用水的供給。

3 效益分析

至2009年底,揚州市綠化養護管理處現有19輛灑水車(按10輛灑水車進行效益分析,另9輛車主要服務于城區周邊區域,仍按使用市政消防栓用自來水統計),共建設綠化河水泵站7座,配套改造后的消防栓7支。本工程效益分析主要為經濟效益分析,根據揚州市現階段綠化用水的具體安排(12次/天/車)和年用水時間(約180天/年),對建設河水綠化泵站取水和利用市政自來水消防栓取水兩種不同的取水方式的年運行成本進行計算,相同部份(如灑水設備購置維護、灑水工工資福利等)不進行比較。

3.1 使用綠化河水泵站取水

使用綠化泵站取水年運行費用主要包括電費、泵站維護費兩項;但該方式需先期投資建設綠化河水泵站,每座泵站投資約為25萬元/座(包括土建費、設備費、變配電費、控制工藝費、河道護岸及綠化恢復費、設計費、建管費等)。

(1)電費。

1車次用電:11kW×0.2h(12min)=2.2kW?h(度);

1車單天用電:2.2×12=26.4kW?h(度);

10車180 天用電:26.4×10×180=47520kW?h(度)。

根據揚州市政公用用電電價為0.84元/度,1年用電費用為:47520×0.84=39916.8元。

(2)泵站維護費。

泵站維護費主要包括一名維護工的年工資和設備配件的更換,各地不同,粗按平均9萬元/年計。

以上兩項一年運行費用約為13萬元左右。

3.2 使用市自來水消防栓取水

使用市自來水消防栓取水年運行費用主要為水費。

1車單天用水量:12×12=144t

10車180 天用量:144×10×180=259200t

根據揚州市物價局關于市政公用用水的水價可知:均價為3元/T,1年用水水費為:259200×3=777600元。

根據以上計算,如類似揚州市綠化養護管理處建造7座綠化河水泵站,雖需前期投資了約180萬,但年運行費用僅為13萬元,三年總支出約為220萬元,同時多座泵站的合理布局還能導致灑水車油費減少等年運行成本的節省;而如果仍以市政消防用水為取水方式,三年總支出可達到230萬元,已大于建造7座綠化河水泵站取水養護的建設與養護總費用。為此可以看出,僅需花三年時間即可將前期泵站建設的費用省出,三年后綠化河水泵站工程就將發揮具大的節約效益。

4 結束語

節約型社會的建設離不開用水的建設。揚州市綠化養護管理處利用城區擁有較多河道的天然優勢,在水體的水質滿足市政綠化用水的前提下,通過新建7座河水綠化泵站,改變原有綠化取水方式,大大降低了綠化養護運行成本,提高了養護效率,更好的服務于城市建設,發揮了良好的經濟效益和社會效益,河水綠化泵站建設與推廣勢在必行。