水量實測法校驗地鐵區間隧道水泵實際工況

廖權明

（廣州市地下鐵道總公司，510380，廣州∥工程師）

水量實測法校驗地鐵區間隧道水泵實際工況

廖權明

（廣州市地下鐵道總公司，510380，廣州∥工程師）

介紹了地鐵區間隧道水泵實際工況校驗的計算方法。即：通過測量地鐵區間隧道泵房的進水量，計算水泵實際排水量，并以此校驗水泵及管路實際工況。該方法計算和校驗方法較為方便、簡單，具有可操作性，且計算結果比較準確，適合各城市地鐵線路專業技術人員用以校驗地鐵區間隧道水泵運行工況。

地鐵隧道；水量實測；校驗

Author'saddressGuangzhou Metro Corporation，510380，Guangzhou，China

1 地鐵區間隧道排水系統概況

地鐵區間隧道排水系統主要由區間排水泵房（包含集水井、水泵、管道及附件）、地面壓力井、管道檢修井等設備設施組成。其作用是將地鐵區間匯集到集水井內的結構滲漏水及事故處置過程中產生的消防廢水通過水泵提升，再經過地面壓力井消能后排入城市雨水管網，以確保地鐵隧道區間積水及時排除，保證地鐵正常運營。每一個地鐵區間隧道基本上都獨立設置一套排水系統，只有極少數區間積水排入臨近車站廢水泵房。泵房設在地鐵區間隧道線路下坡道的最低處，泵房內一般設置2～3臺相同型號規格的潛水泵，平時“一用一備”或“一用二備”，采用并聯方式連接。

2 地鐵區間隧道水泵工況校驗的必要性

從國內某大城市地鐵線路的相關統計數據來看，幾乎每條線路都發生過由于水泵運行或管路過流能力不足等問題，造成地鐵區間隧道因被水淹而搶修的案例，進而導致列車晚點甚至線路停運。因此，必須定期對地鐵區間隧道排水系統的核心部分——水泵的運行工況進行校驗，并根據校驗的結果采取針對性措施，做到事前控制。一方面，通過定期校驗水泵運行工況，可以盡早發現泵組的排水能力能否滿足設計要求，以保證地鐵區間隧道匯集的廢水能夠及時排除，避免水淹道床而導致列車停運的事件發生。另一方面，可以科學掌握水泵工作狀態，通過過程控制，避免故障進一步擴大；同時，為設備年度評價提供科學的依據，避免提前盲目報廢或大修，從而節省大量維修成本。

3 水泵實際排水量計算方法及步驟

3.1 計算排入集水井的總水量

通過查找竣工圖紙或實地測量泵房集水井的尺寸，可得到集水井的基礎數據。一般情況下，只要得知集水井的長、寬即可。假設某一泵房集水井的長為l（m）、寬為b（m），則集水井的面積s=lb（m2）。在此基礎上可測量靜態（停泵時）一定時間t（min）內集水井水位上升的高度h（mm）。全天（24 h）排入該集水井的總水量為Q=［sh/（1 000t）］×60× 24=1.44sh/t（m3）。

3.2 確定水泵運行時間

以2臺水泵并聯運行為例，通過車站設備監控系統的記錄，可收集到每臺水泵全天（24 h）的總運行時間及每次運行的時間：A泵全天運行時間總計為tA總，每次運行時間為tA；B泵全天運行時間總計

為tB總，每次運行時間為tB。

3.3 計算水泵實際排水量

如果在水泵正常抽排的情況下地鐵區間隧道水位不上升，由此條件可得知：由地鐵區間隧道進入該泵房集水井的水量與水泵總排出量基本相等。如果水泵總排出量小于集水井進水量，水位將不斷上升，一定時間內將導致區間被水淹。因此，A、B泵每天運行抽排總水量為1.44sh/t（m3）。

假設A泵實際工作流量為QA，B泵實際工作流量為QB，則有：tA總QA+tB總QB=1.44sh/t。

同時，根據A、B泵啟動都是由同一浮球控制，即每次啟停水位相同的原理，則有tAQA=tBQB。

基于以上分析可得出：

4 工程實踐

2012年1月11日，凌晨3：00至4：40，對廣州地鐵8號線新磨區間（新港東至磨碟沙區間）的水量及水泵與管路工況進行了校驗。

（1）基礎數據：該區間泵房集水井長4.4 m、寬3 m，集水井面積為13.2 m2。

（2）靜態（停泵時）進水量：從凌晨3：36-3：49，歷時13 min，水位上升60 mm。則全天排入集水井的總水量為1.44sh/t=87.73 m3。

（3）水泵實際排水流量計算：根據2012年1月10日EMCS（設備監控系統）線網每日區間水泵運行情況統計報表可查知：新磨區間A泵（型號WQK21-29-4，流量21 m3/h，揚程29 m，功率4 k W）一天總共運行79 min（即1.32 h），每次運行約11 min；B泵（與A泵型號規格相同）一天總共運行85 min（即1.42 h），每次運行約14 min。由式（1）、式（2）可得，QA=36 m3，QB=28.3 m3。

（4）水泵實際工況確定：根據水泵采購合同，查得WQK21-29-4水泵性能曲線。根據水泵性能曲線，當A泵實際工作工況點為流量36 m3/h、揚程19 m時，對應于水泵性能曲線上的工作效率約為38%；B泵實際工作工況點為流量28.3 m3/h、揚程25 m時，對應于水泵性能曲線上的工作效率約為50%。水泵工作效率是表征水泵選型和工作是否經濟，不代表排水能力。

根據以上計算分析，可以得出以下結論：

（1）水泵實際工況點與銘牌上標明的相關參數有出入，表明水泵實際工況點因現場的具體安裝環境的影響而發生了偏移。

（2）水泵實際排水能力均大于其額定流量。目前該水泵的排水能力滿足區間排水能力要求，現階段不會因水泵排水能力不足導致地鐵區間隧道被水淹。

（3）2臺水泵工作效率較低，經濟性不高。

5 地鐵區間隧道水泵工況校驗方法的推廣及應用范圍

（1）上述的計算和校驗方法較為方便、簡單，具有可操作性，且計算結果比較準確，適合各城市地鐵線路專業技術人員用以校驗地鐵區間隧道水泵運行工況。

（2）該方法只適合在平時水量穩定或變化量不大條件下的測量和應用。對于水量變化較大（如大量雨水進入、地下突然涌水或消防時排水等）情況，此種計算和校驗方法不適合。

（3）用該方法計算出來的水泵運行工況點是否貼近真正的實際工況點，取決于實地水量測量的準確性（即單位時間內水位上升的高度測量值是否準確）。

（4）該計算方法在建立等式tAQA=tBQB時，由于水泵每次運行時間不同，因此，每次啟停時抽排的水量有稍微偏差。經過核算，在目前地鐵區間隧道正常結構水滲漏量的情況下，此偏差可以忽略不計，對計算結果沒有影響。

（5）該計算和校驗結果可以作為地鐵檢修人員判斷水泵、管路及閥門等附件組成的排水系統是否滿足現場排水需求的標準，亦可作為判斷水泵實際工況點及效率的依據，以及專業技術人員對水泵進行年度鑒定的參考依據。

6 結語

地鐵區間隧道排水系統正常與否關系到列車能否正常運營。作為排水系統最主要的設備——排水泵及其管路，由于受其安裝環境、安裝空間及檢修作業時間的影響和限制，異常情況不易被發現，進而會造成區間隧道被水淹，因此，通過簡單、方便、快捷的方法對水泵及管路運行質量和技術參數進行校驗，及早發現異常并予以防范就顯得尤為關鍵。本文所介紹的計算和校驗方法，能夠較好地解決這一問題，同時也為廣大地鐵技術管理人員和維修人員提供了計算依據和判斷依據。

［1］ 廣州市地下鐵道總公司.廣州地鐵2號線首期工程潛污泵設備采購合同（JS2-B-CG-QWB-01/05/18-772）［R］.廣州：廣州市地下鐵道總公司，2001.

［2］ 何宗華，汪松滋，何其光.城市軌道交通車站機電設備運行與維修［M］.北京：中國建筑工業出版社，2004.

［3］ 姜乃昌.水泵及水泵站［M］.北京：中國建筑工業出版社，1998.

［4］ 廣州市地下鐵道總公司運營事業總部.EMCS系統線網每日區間水泵運行情況統計表［R］.廣州：廣州市地下鐵道總公司，2012.

PumpWorking Condition in Metro Tunnel Checked by Flow Measurement

Liao Quanming

The calculation method for actual working condition of pump in metro tunnel is introduced，which calculates the actual displacement of pump by measuring water inflow into the subway pump house，and checks the actual working condition of the pump.This method is simple and applicable with precise testing results，and could be adopted bymetro operation management personnel for checking the pump working condition in metro tunnels.

metro tunnel；flow measurement；check

TU 992.225：U 231

2012-11-28）