排澇泵站機(jī)電設(shè)備改造對(duì)策探析

楊木超

摘 要：排澇泵站是城市防洪排澇系統(tǒng)中的重要組成部分，但我國大部分排澇泵站的機(jī)電設(shè)備都存在嚴(yán)重老化的現(xiàn)象。通過對(duì)排澇泵站機(jī)電設(shè)備在改造過程中應(yīng)該注意的問題進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的解決措施，確保排澇泵站的安全、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水利設(shè)施；排澇泵站；機(jī)電設(shè)備；變壓器

中圖分類號(hào)：TV675 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）12-0043-02

1 排澇泵站重要性和現(xiàn)狀

我國地勢(shì)西高東低，其中，東部地區(qū)以平原和盆地為主，地勢(shì)低平，不利于快速排水，因此需要完善的排澇系統(tǒng)來解決這一問題。目前我國排澇系統(tǒng)和排澇泵站發(fā)展的現(xiàn)狀有：①我國東部地區(qū)城市眾多，人口密集，但在城區(qū)建設(shè)過程中占用了大量的湖泊、河流和濕地，使其調(diào)蓄、緩沖洪水的能力被大大削弱；②城市排澇系統(tǒng)與城市發(fā)展建設(shè)不協(xié)調(diào)——城區(qū)規(guī)模迅速擴(kuò)大，但建設(shè)規(guī)劃卻相對(duì)滯后；③排水管道設(shè)計(jì)不合理，排澇標(biāo)準(zhǔn)低，大多數(shù)是一年一遇的排澇標(biāo)準(zhǔn)，而且還出現(xiàn)了嚴(yán)重老化的現(xiàn)象。

水利設(shè)施是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，而排澇泵站工程又是水利工程中的重要組成部分，其在洪澇災(zāi)害中起著不可代替的作用。眾所周知，排澇泵站擔(dān)負(fù)著中心城區(qū)的污水和雨水的排出重任，但我國的排撈泵站大多建于20世紀(jì)七八十年代，由于歷史原因，大部分中小型排澇泵站都存在設(shè)計(jì)不合理、抗災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)低、運(yùn)行時(shí)間長、機(jī)電設(shè)備陳舊、絕緣老化、機(jī)械磨損嚴(yán)重和水泵排水效率低下等問題，因此，對(duì)這一類排澇泵站進(jìn)行改造是十分有必要的。為了能更好地完成改造任務(wù)，確保排撈泵站的安全、高效運(yùn)行，就需要對(duì)排澇泵站機(jī)電設(shè)備在改造過程中應(yīng)該注意的問題和應(yīng)對(duì)策略進(jìn)行詳細(xì)分析。

2 制訂改造規(guī)劃編制提綱

凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。在進(jìn)行機(jī)電設(shè)備更新、改造前，首先要做到以下幾點(diǎn)：①了解排澇泵站的基本情況和運(yùn)行狀況，包括泵站建成后（特別是20世紀(jì)90年代后），國家和地方對(duì)泵站進(jìn)行的續(xù)建、配套、技術(shù)改造和資金投入等。②認(rèn)識(shí)更新、改造的必要性。闡述泵站在解決民生問題，保障國家財(cái)產(chǎn)安全、防洪安全和改善生態(tài)環(huán)境等方面的作用。③分析工程的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題。④明確指導(dǎo)思想和目標(biāo)任務(wù)。闡述規(guī)劃的設(shè)計(jì)原則、依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，明確工程的改造規(guī)模、總體任務(wù)、總體要求和改造策略等，并對(duì)主要工程項(xiàng)目進(jìn)行綜合論證。

3 排澇泵站的更新和改造

3.1 更新、改造的原則和要求

為了恢復(fù)排澇泵站應(yīng)有的效益，必須對(duì)排澇泵站機(jī)電設(shè)備進(jìn)行更新和改造。在更新和改造之前，還要明確相應(yīng)的原則和條件，包括：①改造原則。在調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析機(jī)電設(shè)備的現(xiàn)狀。更新、改造泵站應(yīng)遵循統(tǒng)籌兼顧、科學(xué)規(guī)劃、安全運(yùn)行、推進(jìn)改革、節(jié)能高效和良性運(yùn)行的原則。②組織安全鑒定。省級(jí)水利行政主管部門要依據(jù)相關(guān)文件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組織開展排澇泵站機(jī)電設(shè)備的安全鑒定工作，并提出《泵站安全鑒定報(bào)告》，為泵站的更新和改造提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)，使改造工程的質(zhì)量得到保障。③排澇標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于城區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)，目前我國尚無統(tǒng)一的規(guī)范，絕大部分城市的排澇設(shè)施都是按照5～20年一遇，24 h暴雨、24 h排干的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的，這就要求泵站的排澇能力與其相適應(yīng)。在機(jī)電設(shè)備更新、改造中，排澇標(biāo)準(zhǔn)要按上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核，對(duì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的機(jī)電設(shè)施，應(yīng)通過改、擴(kuò)建或更換排量大的機(jī)組來增加其排澇能力，使其滿足排澇設(shè)施的要求。

3.2 重新復(fù)核機(jī)電設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)

在更新、改造泵站機(jī)電設(shè)備前，首先要確定排水流量，排水流量應(yīng)該按照城區(qū)防洪排澇的標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算，根據(jù)排水過程進(jìn)行區(qū)域調(diào)洪演算和降雨量計(jì)算，其中調(diào)洪演算的核心是水量平衡方程，其基本含義是：在某一時(shí)段內(nèi)，入庫水量減去庫水量等于該時(shí)段內(nèi)水庫增加或減少的蓄水量。排澇泵站進(jìn)、出水池的水位應(yīng)按GB/T 50265—97《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定來確定。泵站揚(yáng)程應(yīng)按GB/T 50265—97《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，即進(jìn)、出水池的設(shè)計(jì)水位差加上水力損失。泵站的揚(yáng)程應(yīng)該在對(duì)進(jìn)、出水位，排入水體的歷年水位進(jìn)行分析、組合后確定。用揚(yáng)程作為選泵的依據(jù)。出口水位變動(dòng)大的排澇泵站要滿足在最高揚(yáng)程條件下流量的需要。對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，并根據(jù)復(fù)核結(jié)果選擇合適的泵型和配套電機(jī)。

3.3 選擇合適的水泵型號(hào)

在排澇泵站機(jī)電設(shè)備的更新和改造中，一個(gè)關(guān)鍵的步驟就是如何選擇泵型。通過聽取各方的意見和專家的指點(diǎn)，并對(duì)軸流泵的試驗(yàn)資料、泵型工作性能表、工作性能曲線等進(jìn)行查看，全面了解一系列泵型的性能。在確定其他要求的基礎(chǔ)上，盡量選擇高效區(qū)范圍的泵，而少用高比轉(zhuǎn)速的泵。例如900ZLB-125和900ZLB-160軸流泵，這兩種軸流泵的型號(hào)相同，只有比轉(zhuǎn)速ns不同，通過對(duì)兩者的試驗(yàn)資料和工作性能曲線圖進(jìn)行分析，900ZLB-125軸流泵的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行工作高效區(qū)范圍廣，且不容易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象；而900ZLB-160軸流泵的缺點(diǎn)是運(yùn)行工作高效區(qū)范圍狹窄，容易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。所以建議泵站在選型時(shí)盡可能選擇ns<160、高效區(qū)工作范圍廣和不易產(chǎn)生汽蝕的泵型。

3.4 主電動(dòng)機(jī)的更新和改造

受技術(shù)水平的限制，排澇泵站原來選擇的主電動(dòng)機(jī)多數(shù)為JS系列產(chǎn)品，經(jīng)過二三十年的運(yùn)行，其絕緣材料出現(xiàn)了嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，因此要更換仍符合排澇標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)機(jī)的線圈、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子磁極等絕緣材料。改造后的主電動(dòng)機(jī)必須按GB 50150—2006《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)其性能進(jìn)行試驗(yàn)，確保電動(dòng)機(jī)的性能狀態(tài)，節(jié)約改造的成本。如果經(jīng)濟(jì)條件允許，可以考慮將主電動(dòng)機(jī)改造成變頻調(diào)速。變頻調(diào)速裝置的運(yùn)行效率較高，能耗少，運(yùn)行費(fèi)用也較低。另外，對(duì)于流量或揚(yáng)程變幅較大，且超過水泵正常工作范圍的主電動(dòng)機(jī)，可將其改為雙速同步電動(dòng)機(jī)。

3.5 泵站出水管應(yīng)用技術(shù)的改造

受設(shè)計(jì)水平限制，泵站最初使用了ZLB-DP單基礎(chǔ)系列的軸流泵，泵與出水管連接處采用了直接固定連接的方式，而疏忽了安裝的簡便性、出水管熱脹冷縮和地基沉降等因素的影響，造成泵與出水管兩者安裝固定后，易出現(xiàn)因接觸不到位而導(dǎo)致的漏水現(xiàn)象。為解決該問題，可以在設(shè)計(jì)時(shí)在泵與出水管連接處增加一只伸縮節(jié)，這樣在泵與出水管連接固定后如果出現(xiàn)上述問題，就可以通過靈活調(diào)節(jié)伸縮管的長短進(jìn)行處理，同時(shí)這也有利于日后泵的保養(yǎng)、維修。

3.6 電氣設(shè)備的更新

定期檢查專用輸電線路，并根據(jù)安全鑒定的結(jié)論和用電功率的要求確定合適的改造方案。變壓器的容量應(yīng)根據(jù)泵站全部機(jī)組啟動(dòng)的實(shí)際負(fù)荷和運(yùn)行調(diào)度的要求進(jìn)行確定，例如，原泵站使用的變壓器絕大部分是SJ型，屬于高耗能產(chǎn)品，應(yīng)將其更新為低損耗產(chǎn)品。變壓器要選用技術(shù)先進(jìn)和節(jié)能的產(chǎn)品。排澇泵站一般每站選用2臺(tái)變壓器，機(jī)組也分別由這2臺(tái)變壓器供電。要在變壓器中間增加母聯(lián)，防止其中一臺(tái)損壞而影響泵站的正常運(yùn)行。另外，配電變壓器應(yīng)靠近機(jī)房安裝（一般要求在3 m范圍之內(nèi)），以節(jié)約低壓線路的投資，減少傳輸?shù)碾妷簱p失。

3.7 自動(dòng)化和信息化的改造

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，排澇泵站的運(yùn)行管理正從傳統(tǒng)的人工管理向計(jì)算機(jī)輔助管理邁進(jìn)，泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用正在普及。為了提高泵站的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，不斷降低信息技術(shù)的應(yīng)用成本，泵站需要開發(fā)出高性能、低成本的泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)，一般都要綜合考慮其可靠性、安全性、實(shí)用性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性等各方面因素，以實(shí)現(xiàn)泵站運(yùn)行的自動(dòng)監(jiān)控、控制和保護(hù)，提高泵站的工程技術(shù)、運(yùn)行能力和日常事務(wù)管理能力。通過泵站運(yùn)行監(jiān)控和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，泵站管理者可以實(shí)時(shí)掌握泵站的運(yùn)行情況，保障泵站的安全運(yùn)行，逐步減少和降低運(yùn)行管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)泵站“無人值班、少人值班”的管理模式。

4 結(jié)束語

總之，城區(qū)排澇泵站對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們的人身、財(cái)產(chǎn)安全具有重要的作用，對(duì)其機(jī)電設(shè)備進(jìn)行更新和改造，可以確保排澇泵站能夠更加安全、高效地服務(wù)于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為了做好泵站的改造工作，需要各方緊密配合，相互合作，并重視每一個(gè)環(huán)節(jié)，這樣才能達(dá)到改造的預(yù)期目標(biāo)。

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〔編輯：王霞〕