大型泵站排水系統(tǒng)安全優(yōu)化與改造方案探討與研究

魯健 倪春 胡清廉

摘 要：大型泵站排水系統(tǒng)不僅是工程正常運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)措施，也是避免工程水淹等系列事故的關(guān)鍵措施，直接影響工程效益的正常發(fā)揮。因此，大型泵站排水系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)與管理尤為重要，對此，文章主要舉例分析大型泵站排水系統(tǒng)安全優(yōu)化與改造可行性，促使設(shè)備設(shè)施運(yùn)行可靠，保障效益正常發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：泵站排水系統(tǒng);排水安全設(shè)計(jì);排水安全改造

由于大型泵站排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理直接關(guān)系工程安全與正常運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)今，我國大型泵站排水系統(tǒng)還面臨著一些問題，導(dǎo)致工程排水系統(tǒng)故障，嚴(yán)重時會導(dǎo)致主廠房水淹、設(shè)備損毀等事故，整體改造由于埋設(shè)澆筑較難進(jìn)行，部分改造，加之管理加強(qiáng)，后續(xù)工程安全設(shè)計(jì)，相對來說能夠保障正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文主要以南水北調(diào)藺家壩泵站工程作為示例，進(jìn)行探討。

1. 大型泵站排水系統(tǒng)安裝現(xiàn)狀

主電機(jī)、主水泵長期運(yùn)行過程中，其水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)需水作為潤滑劑，機(jī)組葉輪滲出水經(jīng)排水管道進(jìn)入廊道進(jìn)行集水。機(jī)組冷卻系統(tǒng)中，水作為冷卻介質(zhì)，對主電機(jī)、軸承冷卻器、稀油站等設(shè)備進(jìn)行冷卻，幾乎與整個排水管網(wǎng)相連，一般情況下排入流道內(nèi)，除非閘閥存在故障，管理措施未到位的情況下，少量進(jìn)入廊道。再者，地下電氣設(shè)備除濕裝置也排少量的水。若開展對主機(jī)組設(shè)備進(jìn)行大修時，檢修閘門落下，水泵流道內(nèi)的水從檢修排水系統(tǒng)中排出，亦可從廊道內(nèi)滲漏排水系統(tǒng)中排除。但兩者僅有閘閥相連，整個供排水系統(tǒng)是一個管網(wǎng)。

下面，就南水北調(diào)藺家壩泵站供排水系統(tǒng)進(jìn)行舉例。

紅色部分為技術(shù)供水系統(tǒng)，藍(lán)色部分為檢修排水系統(tǒng)，綠色部位為滲漏排水系統(tǒng)，整個系統(tǒng)利用黃色母管相連，排水功能的故障，主要圍繞綠色部分，黑框即是本文提及的廊道，與其相連的控制閘閥，為紅圈內(nèi)301閘閥，一般情況下保持常閉狀態(tài)，遇到其它系統(tǒng)故障，可輔助進(jìn)行排水。

2. 存在問題

排水系統(tǒng)的故障一般分為三種：一排水口設(shè)置不合理，二排水管道止回閥失靈，三自動控制失靈?，F(xiàn)場調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，藺家壩泵站等工程排水口低于下游常駐水位（31.5米）約1米，管口澆筑設(shè)置，類似的泗洪站等工程也為該情況。

一是首先要保證圖中402類似的止回閥完好，403閘閥一般而言是常開狀態(tài)，如果402止回閥在工作過程中出現(xiàn)故障，一定會發(fā)生401排水泵倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，下游水順著管路進(jìn)入廊道。即使廊道內(nèi)由液位變送器等裝置通過PLC程序?qū)τ诶鹊浪贿M(jìn)行控制，也會通過來回反復(fù)啟動排水泵，不斷打開關(guān)閉止回閥等錯誤工況引起設(shè)備故障而進(jìn)一步擴(kuò)大。

二是要保證滲漏排水自動化裝置運(yùn)行完好，目前大多數(shù)工程通過PLC進(jìn)行控制排水，但是PLC系統(tǒng)在發(fā)生斷電，例如工程正常倒閘操作、電力部門檢修線路等情況下，容易導(dǎo)致PLC內(nèi)程序丟失，無法實(shí)現(xiàn)控制作用。

上述情況存在于大部分泵站，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，部分工程發(fā)生過類似問題，也進(jìn)行了初步處理。

3. 技術(shù)對策優(yōu)化與改造建議

從設(shè)計(jì)層面講，基本問題要抬高排水口高度，大于工程最高水位，且做好揚(yáng)程、管路損失計(jì)算，保證排水泵揚(yáng)程及汽蝕滿足要求。管口樣式建議為彎頭向下，防止雨水、雜物等進(jìn)入。另外排水管路中，止回閥上游設(shè)置壓力表或者壓力變送器自動化裝置，或者止回閥下游設(shè)置示流信號器、示窺鏡等裝置，可接入信號控制，亦可簡便而言的增加運(yùn)行人員的可視化管理。

另外宜采用多重保護(hù)措施，如：浮子開關(guān)直接由二次電氣自動控制，水位傳感器由泵站監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動控制。離心排水泵，確保底閥止水可靠及補(bǔ)水措施完備。

這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，基本上從根本解決了任何情況下水流倒灌的現(xiàn)象，即使出現(xiàn)洪澇等異常災(zāi)害天氣，也能通過特殊情況下應(yīng)急響應(yīng)值班，人員或者自動化進(jìn)行控制。

紅色圓圈即為壓力表或者壓力變送器等裝置。紅色方框?yàn)槭玖餍盘柶骰蛘呤靖Q鏡等裝置。右側(cè)視圖為出水口模型。

從現(xiàn)有工程改造層面講，因各個大型泵站工程排水系統(tǒng)的差異化，從設(shè)計(jì)層面難以解決問題，例如出水口管口澆筑在混凝土內(nèi)部，提升管口難度大，這種類似情況下，可借鑒上述做法，在止回閥上做文章，要保證止回閥完好，通過上游水壓監(jiān)視或者下游水流監(jiān)視，甚至改造止回閥為可視性止回閥，人員能夠及時發(fā)現(xiàn)排水系統(tǒng)故障或者倒灌現(xiàn)象，及時得到處理。如果部分工程管口方面加高，固然是最優(yōu)方式，必要時更換排水泵，保障揚(yáng)程滿足要求。

另外，大型泵站工程的廊道一般都設(shè)有液位變送器，通過水位上限位、下限位進(jìn)行控制廊道水位的方式。但是PLC長期斷電丟失程序的情況仍有發(fā)生，即便內(nèi)設(shè)電池也未必滿足長期情況。這種情況下，建議最好改為硬控制，不通過PLC進(jìn)行控制，通過開關(guān)吸合而達(dá)到滲漏排水泵啟動的效果。

4. 管理對策優(yōu)化與改造建議

在泵站工程信息化的當(dāng)天，基本可做到無線覆蓋，這時，可適當(dāng)對排水系統(tǒng)增加警示系統(tǒng)，設(shè)置通信裝置，通過廊道水位變化情況的上下限，采取對值班電話傳呼的方式，緊急提醒值班人員進(jìn)行現(xiàn)場處理，避免事故發(fā)生。類似這種警示系統(tǒng)可應(yīng)用與機(jī)組運(yùn)行各個層面，改造相對簡單。

另外，加強(qiáng)對管理人員的培訓(xùn)教育，認(rèn)真對工程重點(diǎn)部位及風(fēng)險點(diǎn)的安全措施進(jìn)行宣貫和演練，保障每一位值班人員能夠做到及時應(yīng)對，應(yīng)對有效。

此外，本文偏重于滲漏排水方面倒灌這方面的方案探討與研究，管理人員應(yīng)熟知整個供排水系統(tǒng)的工作原理和要點(diǎn)，熟練掌握每個操作的步驟，謹(jǐn)慎對待閘閥的關(guān)閉與開啟，保障工程運(yùn)行安全。

結(jié)束語：綜上所述，在大型泵站工程中，排水系統(tǒng)尤為重要，它是整個供排水系統(tǒng)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，牽一發(fā)而動全身，無論是設(shè)計(jì)、安裝、管理等各個層面出現(xiàn)問題，都影響工程安全運(yùn)行。因此，各未動工、已建成的各個水利工程，應(yīng)以安全運(yùn)行為綱，強(qiáng)化設(shè)備設(shè)施設(shè)計(jì)，落實(shí)施工安裝質(zhì)量，研究優(yōu)化提升措施，嚴(yán)格人員管理行為，確保工程效益得到有效發(fā)揮，從而推進(jìn)社會繁榮穩(wěn)定。

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（南水北調(diào)東線江蘇水源有限責(zé)任公司徐州分公司，江蘇 徐州221000）