污水泵站設(shè)計(jì)革新

李明旭 趙慶來

（1. 大慶油田工程項(xiàng)目管理有限公司天宇設(shè)計(jì)院，黑龍江 大慶 163000； 2. 第六采油廠工藝研究所，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

隨著我國(guó)人口密度的不斷升高，環(huán)境保護(hù)成為一個(gè)重點(diǎn)工作，解決污水排放問題就是重中之重。配電系統(tǒng)的安全可靠性決定了污水泵站安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，PLC控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，提高了污水泵站的自動(dòng)化控制水平，節(jié)約了人工成本，形成集中監(jiān)測(cè)控制的管理模式。

1 污水泵站配電方式

按照《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》 GB 51348-2019中第3.2.1 2條 符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷：（1）中斷供電將造成較大損失或較大影響；（2）中斷供電將影響較重要用電單位的正常工作或造成人員密集的公共場(chǎng)所秩序混亂。本規(guī)范的條文說明中第3.2.11條 本條規(guī)定了對(duì)二級(jí)負(fù)荷的供電要求。由于二級(jí)負(fù)荷停電影響較大，因此宜由兩回線路（由一個(gè)城網(wǎng)變電所引來的兩個(gè)配出回路）供電，供電變壓器也宜選兩臺(tái)（兩臺(tái)變壓器可不在同一變電所）。

一廠、六廠、方曉、紅衛(wèi)及周邊范圍13個(gè)污水泵站的污水匯集到月亮泡和東風(fēng)新建的增壓泵站，也稱作截流泵站，再集中通過管線排至污水處理廠處理。若污水不能及時(shí)排走將直接排到月亮泡和東風(fēng)泡，會(huì)造成環(huán)境污染。該項(xiàng)目的建設(shè)是國(guó)家環(huán)保督辦的項(xiàng)目，作為重點(diǎn)建設(shè)的項(xiàng)目。按規(guī)范要求及其中斷供電將造成較大影響的重要程度，截流泵站屬于二級(jí)負(fù)荷供電，每個(gè)小區(qū)內(nèi)的污水泵站，在供電條件有限的情況可按三級(jí)負(fù)荷供電。

按照污水泵站，計(jì)算站內(nèi)的負(fù)荷情況，合理規(guī)劃變壓器的容量。二級(jí)負(fù)荷供電的泵站，可在配電間低壓進(jìn)線柜內(nèi)供電線路進(jìn)線切換。為了防止啟泵對(duì)電網(wǎng)的沖擊，可采用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)。配電電纜采用交聯(lián)聚乙烯電力電纜埋地暗敷。站內(nèi)根據(jù)房間功能布置照明系統(tǒng)，格柵間、污水池頂間采用防爆燈，室外安裝射燈，方便夜間檢修。室外門鈴按鈕，便于外來人員呼叫。

2 污水泵站控制方式

集水池內(nèi)安裝1個(gè)浮球開關(guān)和1個(gè)投入式液位變送器。值班室新建PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)1套。投入式液位變送器接地端子應(yīng)做可靠接地。液位變送器將信號(hào)傳給PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，PLC根據(jù)液位對(duì)泵進(jìn)行控制；站內(nèi)布置幕簾式被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器，該報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心；配電間、值班室及污水泵站周邊安裝的攝像機(jī)主要監(jiān)控主要設(shè)備和周邊環(huán)境；于圍欄上設(shè)置紅外探測(cè)器，值班室內(nèi)設(shè)置報(bào)警主機(jī)。污水泵站所有參數(shù)檢測(cè)、控制信號(hào)均進(jìn)入值班室可編程序控制器（PLC）集中顯示、操作和報(bào)警。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可通過寬帶網(wǎng)或移動(dòng)卡上傳到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、監(jiān)視，達(dá)到無人值守。

當(dāng)集水池內(nèi)水位升至-5m時(shí)，一臺(tái)泵啟動(dòng),此時(shí)一臺(tái)泵工作。如果水位下降，則下降至-7.315m時(shí)，泵自動(dòng)停止工作。如果水位繼續(xù)上升，當(dāng)水位升至-4.00m時(shí)，第二臺(tái)泵啟動(dòng)，此時(shí)兩臺(tái)泵同時(shí)工作。兩臺(tái)泵工作時(shí)，若水位下降，則下降至-7.315m時(shí)，兩臺(tái)泵自動(dòng)停止工作。兩臺(tái)泵輪流作為第一個(gè)泵啟動(dòng)，保證兩臺(tái)泵運(yùn)行頻率均衡。以上啟停水位值均要根據(jù)不同污水泵站的實(shí)際運(yùn)行情況及季節(jié)變換做調(diào)整。

3 設(shè)計(jì)革新

3.1 調(diào)整泵和閥的控制方式

集水池液位上升或下降，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)啟泵停泵的設(shè)定值，自動(dòng)決定水泵啟動(dòng)數(shù)量，啟泵過程：先啟泵后緩開閥并進(jìn)行調(diào)節(jié)；停泵過程為：先關(guān)閥后停泵。泵出口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥根據(jù)電流定值利用PID控制方式進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，當(dāng)電流超過設(shè)定值，減小閥門開度，管道水流量降低，電機(jī)電流減小，當(dāng)電流低于設(shè)定值，增大閥門開度，管道水流量增大，電機(jī)電流增大。控制電機(jī)電流以保證每臺(tái)泵電機(jī)電流不過載為控制目標(biāo)進(jìn)行閥門開度調(diào)節(jié)。

3.2 調(diào)整接線箱位置及功能

污水泵站集水池會(huì)產(chǎn)生大量的氨氣，具有很強(qiáng)的腐蝕性，極容易敷設(shè)配電柜及控制柜內(nèi)元器件。為防止氨氣沿著保護(hù)管進(jìn)入到配電間和值班室，在室外建設(shè)接線箱，接線箱尺寸為300×400×200mm。將進(jìn)入配電間和值班室內(nèi)所有電源電纜及控制電纜在接線箱內(nèi)通過接線端子做可靠連接，有效的將氨氣隔絕在室外。在污水截流泵站改造項(xiàng)目，就采用了這種接線方式。液位計(jì)接線箱系統(tǒng)接線圖如圖1所示。

圖1 液位計(jì)接線箱系統(tǒng)接線圖

隨著工程的實(shí)施，發(fā)現(xiàn)了新的問題，截流泵站的檢測(cè)口封閉較為嚴(yán)密，污水產(chǎn)生的氨氣和水的濕氣都比較大，液位計(jì)的儀表安裝在檢測(cè)口處，時(shí)間不長(zhǎng)，儀表就出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。針對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了分析研究：一是未按照設(shè)計(jì)要求選擇適合污水專用的液位計(jì)；二是接線方式也未按照要求控制線由儀表廠家直接完成接線并做好密封處理，而是現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行接線再做密封處理。這件事也引起了我深入的思考，如何能解決大多數(shù)儀表廠家的設(shè)備都可以使用？如何能夠延長(zhǎng)儀表的使用壽命？經(jīng)過一段時(shí)間的思考，想出一個(gè)解決辦法，調(diào)整液位計(jì)接線箱的位置，將其靠近檢測(cè)口；擴(kuò)大接線箱的尺寸為400×500×300mm，將液位計(jì)儀表安裝在接線箱內(nèi)。我認(rèn)為這樣可以有效的解決多數(shù)儀表廠家設(shè)備均可用，降低儀表投資費(fèi)用，并延長(zhǎng)儀表使用壽命。在2021年各個(gè)采油廠污水截流改造項(xiàng)目中，按照此方法做了設(shè)計(jì)調(diào)整。液位計(jì)接線箱調(diào)整系統(tǒng)接線圖如圖2所示。

圖2 液位計(jì)接線箱調(diào)整系統(tǒng)接線圖

4 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的一些問題

這幾年做污水泵站改造及新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)過一些問題，值得大家以后在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的。

4.1 負(fù)荷計(jì)算及變壓器容量選擇

要按照設(shè)備負(fù)荷情況統(tǒng)計(jì)出設(shè)備容量，按計(jì)算公式算出計(jì)算容量、計(jì)算電流，并要考慮尖峰電流的大小，再選用合理的變壓器容量供電。

4.2 大負(fù)荷污水泵啟動(dòng)方式

為了防止啟泵對(duì)電網(wǎng)的沖擊，通常采用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)。對(duì)于大負(fù)荷的污水泵，建議采用變頻器啟動(dòng)，且變頻器選用重型。

4.3 接線箱的使用

接線箱可以有效的防止氨氣沿著保護(hù)管進(jìn)入到配電間和值班室，保證了污水泵的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。將液位計(jì)儀表安裝在接線箱，延長(zhǎng)了儀表的使用壽命，也降低了投資成本。

5 結(jié)語(yǔ)

污水泵站的電控設(shè)計(jì)，對(duì)于污水泵站的運(yùn)行起到非常大的作用，通過準(zhǔn)確的負(fù)荷計(jì)算，先進(jìn)的控制系統(tǒng)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，形成了一套先進(jìn)、可靠、操作簡(jiǎn)單、人性化的智力成果。降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，體現(xiàn)了社會(huì)效益。