小型排澇泵站區(qū)域化設(shè)計(jì)探討

楊雪林 鄧金榮 王忠海

【摘要】針對(duì)小型排澇泵站揚(yáng)程低、年運(yùn)行時(shí)間短、分布點(diǎn)廣、區(qū)域內(nèi)數(shù)量多的特點(diǎn)，探討在同一排澇區(qū)域內(nèi)小型規(guī)模泵站集中設(shè)計(jì)的可行性，對(duì)泵房及進(jìn)出水流道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)整個(gè)區(qū)域內(nèi)的泵站輔助系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化配置。

【關(guān)鍵詞】小型泵站；區(qū)域化；設(shè)計(jì)

1.前言

近年來，隨著全球氣溫變暖，暴雨、臺(tái)風(fēng)等極端天氣的出現(xiàn)越來越頻繁；由于我國城市化速度較快，綠地面積不斷縮小，導(dǎo)致匯流時(shí)間大幅縮短；加上排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，排水不暢；低洼地區(qū)內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。為此，我國很多城市和地區(qū)興建了排澇泵站，效果顯著。

2.小型排澇站特點(diǎn)及現(xiàn)狀

排澇泵站的設(shè)計(jì)揚(yáng)程普遍較低，按流量規(guī)模可分為大、中和小型泵站。其中，小型排澇泵站的總流量在10m3/s以下，但其數(shù)量多，分布點(diǎn)廣，年運(yùn)行時(shí)間較短，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間一般在幾天到一周左右，年累計(jì)運(yùn)行時(shí)間一般不超過一個(gè)月。

目前，已建的小型排澇泵站缺乏統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，同一排澇區(qū)域內(nèi)往往存在立式軸流泵、潛水軸流泵、潛水貫流泵等多種泵型及泵站結(jié)構(gòu)型式，每種泵型的運(yùn)行、管理和維護(hù)方式各不相同，給區(qū)域管理工作帶了一定的困擾。區(qū)域管理人員中往往存在大量年齡偏大、文化水平偏低的臨時(shí)兼職人員，日常的維護(hù)和保養(yǎng)工作不到位，當(dāng)汛期來臨時(shí)，泵站往往不能充分發(fā)揮排澇功能。

3.區(qū)域化設(shè)計(jì)

3.1 泵型選擇

立式軸流泵是國內(nèi)外廣泛使用的泵型，有成熟的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行、管理經(jīng)驗(yàn)。電機(jī)布置在地面上，運(yùn)行維護(hù)方便，安全可靠。立式軸流泵一般需要設(shè)置地面泵房。

立式潛水軸流泵也是一種成熟的泵型，在國外和國內(nèi)被廣泛使用，也有成熟的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行、管理經(jīng)驗(yàn)。該泵型可不設(shè)地面泵房。

對(duì)于排澇泵站而言，上述兩種水泵均屬于成熟可靠的泵型，且水力性能基本一致。下面對(duì)上述兩種泵型進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)分析：

a.安裝

立式軸流泵組的安裝質(zhì)量將直接影響水泵的安全運(yùn)行，安裝步驟是水泵后電機(jī)，先固定部分后轉(zhuǎn)動(dòng)部分的順序進(jìn)行（拆除過程與安裝過程相反）。安裝前要嚴(yán)格按照所設(shè)計(jì)的安裝高程定出高程控制點(diǎn)，并放置水泵的縱、橫軸線；安裝過程需嚴(yán)格控制泵軸和電機(jī)軸的同心度、垂直度，葉輪間隙以及軸瓦與軸頸處的間隙等。泵組安裝過程復(fù)雜，安裝時(shí)間較長。

立式潛水軸流泵電機(jī)與水泵構(gòu)成一體，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便、快捷。小型潛水軸流泵多采用井筒式安裝，即潛水泵依靠自重落在座環(huán)上，安裝時(shí)只需將水泵吊入井筒就位即可，檢修時(shí)將泵組整體吊出。安裝過程中無同心、水平及高程調(diào)整等步驟。泵組安裝過程簡(jiǎn)單，安裝時(shí)間短。

b.運(yùn)行管理

立式軸流泵啟動(dòng)前，主軸密封處需先進(jìn)行充水潤滑；運(yùn)行過程中，電機(jī)也可能需要提供冷卻水。小型泵站往往沒有專門的自來水接入，需要協(xié)調(diào)市政部門專門提供自來水管路，若水壓不夠，還需在管路上設(shè)置增壓泵。

潛水軸流泵水流從電機(jī)四周經(jīng)過，冷卻條件好，無需外接冷卻（潤滑）水。非汛期可將泵組整體吊出，放置在區(qū)域管理單位的倉庫內(nèi)，并進(jìn)行基本的維護(hù)，汛期再將泵組投入流道，可在一定程度上避免水質(zhì)對(duì)泵組的腐蝕。

c.密封要求

立式軸流泵電機(jī)安裝在地面上，無特殊的密封要求。

立式潛水軸流泵的電機(jī)在流道內(nèi)，必須有可靠的密封部件。目前，國產(chǎn)潛水軸流泵多采用兩道以上的機(jī)械密封，使電機(jī)與水密封隔離，并在機(jī)械密封之間設(shè)集水腔，集水腔內(nèi)設(shè)漏水報(bào)警裝置，可有效的對(duì)潛水電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

綜上所述，在區(qū)域管理單位許可的前提下，建議小型排澇泵站采用潛水軸流泵。

3.2泵站設(shè)計(jì)

a.泵房設(shè)計(jì)

隨著生活水平的不斷改善，人們對(duì)環(huán)境景觀的要求也越來越高，泵房的建筑方案已經(jīng)成為設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一，既要滿足泵站的功能性需求，又要與周邊的建筑風(fēng)格、環(huán)境景觀相統(tǒng)一。

為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，建議區(qū)域內(nèi)小型潛水軸流泵站可不設(shè)計(jì)地面廠房，泵室上部采用輕質(zhì)蓋板或陽光棚，該布置方式可大幅度減小土建施工費(fèi)用及施工周期，基本不會(huì)對(duì)泵站所在位置的環(huán)境風(fēng)貌造成破壞。

b.進(jìn)出水流道及斷流方式

大中型立式泵多采用肘型、鐘型和簸箕型流道進(jìn)水，水流條件好，但進(jìn)水流道型線復(fù)雜、開挖深度大；小型立式泵可采用開敞式進(jìn)水、水泵喇叭管吸水方式，以簡(jiǎn)化進(jìn)水流道型式，減少土建開挖量。出水流道采用直管出水的方式，設(shè)拍門配合斷流。

水泵出水管出口底高程可設(shè)計(jì)在出水側(cè)常水位以上，常水位停機(jī)狀態(tài)下，泵站外河水不會(huì)滲漏或倒流至內(nèi)河。此布置方式可以取消進(jìn)水側(cè)工作閘門，進(jìn)水側(cè)僅設(shè)置檢修門槽。出水池底板高程可設(shè)計(jì)在外河常水位附近，泵組和拍門僅考慮在非汛期進(jìn)行檢修，因此，出水側(cè)檢修閘門也可以取消。

該布置方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了泵房設(shè)計(jì)，減少了土建和閘門的投資。缺點(diǎn)是當(dāng)出水側(cè)水位較低時(shí)，水泵揚(yáng)程將被抬高，泵組軸功率增大，耗電量將有所增加，但考慮到小型排澇站軸功率較小，且年累計(jì)運(yùn)行時(shí)間較短，能耗的增加較為有限。故小型排澇泵站采用該流道型式是合理的。

c.輔助系統(tǒng)配置

小型潛水軸流泵站的輔助系統(tǒng)主要是檢修排水系統(tǒng)和起重設(shè)備。由于泵站不設(shè)置地面廠房，無法采用傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)或電動(dòng)葫蘆起吊。以往的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往不專門配置起吊設(shè)備，或建議運(yùn)行人員采用汽車吊。事實(shí)上，汽車吊的租賃價(jià)格較高，而且可能會(huì)受到泵站所在位置道路交通條件的影響，無法到達(dá)泵站現(xiàn)場(chǎng)。

泵站進(jìn)行區(qū)域化設(shè)計(jì)，建議采用移動(dòng)式龍門架+手拉葫蘆的起吊方式，該起吊方式不受地形和道路條件的限制，操作方便，運(yùn)行人員經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可輕松完成操作。

區(qū)域泵站的檢修排水系統(tǒng)可采用移動(dòng)式潛水排污泵（帶軟管），整個(gè)區(qū)域內(nèi)共用若干臺(tái)檢修泵，檢修泵平時(shí)可放在倉庫，需要時(shí)由運(yùn)行管理人員帶到現(xiàn)場(chǎng)排水。

4.結(jié)語

綜上所述，同一排澇區(qū)域內(nèi)的小型泵站，可統(tǒng)一采用潛水軸流泵，并簡(jiǎn)化泵房設(shè)計(jì)和輔助系統(tǒng)，優(yōu)化泵站進(jìn)出水流道，達(dá)到節(jié)約投資，方便管理的目的。

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