王晨

摘 要：陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)橡膠有限公司污廢水處理站建成投入運(yùn)行兩年多的時(shí)間內(nèi)，集水間每逢大到暴雨必然被淹，導(dǎo)致電機(jī)、控制柜內(nèi)電器線路短路燒毀，給公司帶來多次經(jīng)濟(jì)損失。在公司級(jí)領(lǐng)導(dǎo)指派下，筆者經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、測(cè)量、理論計(jì)算，為本次增建設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)；根據(jù)實(shí)情設(shè)計(jì)出汛期泵房。驗(yàn)收后配合原泵使用效果甚佳，解決了原集水間每逢大到暴雨必淹的問題。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)行規(guī)范 汛期 水泵機(jī)組 流體力學(xué)

中圖分類號(hào)：X703.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）08（a）-0074-03

陜延油橡膠有限公司污水站項(xiàng)目2012年1月竣工，同年2月投運(yùn)；至2014年8月站內(nèi)員工確認(rèn)，每逢大到暴雨，集水間內(nèi)2臺(tái)原裝固定式及3臺(tái)移動(dòng)式潛水泵同時(shí)抽水無法阻止該間內(nèi)設(shè)備電控柜多次被淹、幾經(jīng)報(bào)廢更換的惡果，讓公司經(jīng)濟(jì)受損、此站運(yùn)行不暢。故公司領(lǐng)導(dǎo)決定工程部實(shí)施集水間防汛項(xiàng)目，筆者作為此領(lǐng)域?qū)＜既藛T，擔(dān)此項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作。

1 集水間被淹原因推測(cè)與概算證明

1.1 原因推測(cè)

據(jù)集水間每逢降雨量大時(shí)被淹的線索，首要任務(wù)查閱設(shè)計(jì)院廠區(qū)排水圖后，確認(rèn)雨水與污、廢水是相對(duì)獨(dú)立的兩套排水系統(tǒng)，這符合我國(guó)現(xiàn)行《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》。此時(shí)部分人不禁推測(cè)建廠早期，雨水可能誤接入污廢水系統(tǒng)，但負(fù)責(zé)前期公共設(shè)備安裝、也是這次項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)確認(rèn)此情況未發(fā)生，并向筆者說出他定性不定量的想法——污、廢水井蓋孔的收水量不容忽視。

1.2 理論依據(jù)與概算證明

按井蓋孔匯流這一想法，筆者排查并測(cè)量全廠已有的250口污、208口廢水井蓋，發(fā)現(xiàn)污、廢水井蓋各107、91套，如圖1所示，當(dāng)支座頂所在平面超出井蓋頂所在平面；當(dāng)?shù)缆肥┕ず雎约?xì)節(jié)，使支座周圍路面超出支座頂所在平面，均致井蓋上方積水較厚，積水在勢(shì)能下經(jīng)井蓋孔泄入此井內(nèi)。應(yīng)用CAD繪圖筆者確定井蓋孔過流斷面面積約520mm2，以井蓋上方超出的積水為控制體，取井蓋孔和超出部分的自由液面為控制斷面，用流體力學(xué)恒定總流連續(xù)性和恒定總流動(dòng)量方程求得污、廢水井蓋孔總匯合流量在0.455～0.733m3/s之間（此結(jié)果忽略井蓋孔局部阻力、風(fēng)力及雨點(diǎn)下落對(duì)控制體自由液面的擾動(dòng)、井蓋孔形狀在非滿流過流時(shí)利于抽吸排水），從計(jì)算結(jié)果可知因前期施工材料自身缺陷和施工方式不當(dāng)造成的積水匯合量不容忽視。

2 設(shè)備選型及方案確定

2.1 方案初定及設(shè)備選型

當(dāng)時(shí)任務(wù)急，加上筆者外出培訓(xùn)，議會(huì)上領(lǐng)導(dǎo)們?cè)诘缆沸拚?、井蓋更換與增建泵房?jī)蓚€(gè)方案中選了易于施工、施工中影響范圍小、省時(shí)省資的后者，且我方領(lǐng)導(dǎo)隨后直接讓水泵廠家依其經(jīng)驗(yàn)估選了自吸泵的型號(hào)，這泵優(yōu)點(diǎn)：首次使用向腔內(nèi)注滿水后，下次開機(jī)時(shí)，因吸水口處自帶止回板，防止泵內(nèi)水回流，靠甩出腔內(nèi)余水形成真空、抽升水體，免去了吸水管安有底閥非自灌離心泵每次啟動(dòng)向泵內(nèi)注水的缺點(diǎn)。自吸泵主要參數(shù)見表1。

2.2 方案確定

項(xiàng)目負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)帶筆者查看現(xiàn)場(chǎng)時(shí)確定此泵房緊貼集水間東墻布置；因未來可能會(huì)逢更大暴雨，為防集水間再次被淹，終定兩用一預(yù)留的三泵方案。為使設(shè)計(jì)、布置更合理，筆者馬不停蹄查閱污水站全部有關(guān)設(shè)計(jì)藍(lán)圖，且現(xiàn)場(chǎng)拍照備忘。

3 工程設(shè)計(jì)與防患措施

3.1 室外防患與管道對(duì)接

集水間側(cè)剖立面和室外埋地管線工藝圖顯示原壓水總管埋深和走向，既為機(jī)具挖土提供基礎(chǔ)保障，避免在原總管上方盲目開挖可能導(dǎo)致的惡果；又為3D制圖避免新、原壓水管沖突和確定兩者總管于室外的最佳焊接處提供直觀依據(jù)。

3.2 室內(nèi)機(jī)組排布，間距、標(biāo)高確定及防護(hù)措施設(shè)置

（1）為提高運(yùn)行管理效率，防止集水間水位過高淹沒設(shè)備和水位過低吸氣空轉(zhuǎn)，在集水池設(shè)置低、高及警戒水位聲光報(bào)警及機(jī)組聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)故障，值班員仍可在室內(nèi)遠(yuǎn)程啟停機(jī)組。

（2）污水站總平面布置圖顯示集水間東側(cè)附近有預(yù)留二期將完工的建筑，在兩建筑物間加蓋一座泵房，須盡量保證足夠消防間距這一必備前提，故依《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》中6.5等條，各平面布置尺寸被迫取下限來節(jié)省占地，電機(jī)功率22kW機(jī)組單行縱向排列，相鄰機(jī)組及機(jī)組至墻壁凈間距可設(shè)計(jì)為大于1.0m，但這里只能取1.0m，這使泵房總面積最小，室內(nèi)各吸水管段最短。

（3）集水間側(cè)剖立面（見圖2）、平面布置及實(shí)拍圖（見圖3b）顯示：①此前，集水間東側(cè)管路已被改造的既混亂又占位。②集水間操作平臺(tái)東中部、鋼梯下方800mm×800mm人孔及垂直爬梯原為清淤和檢修所設(shè)，此處不可占用。③集水池東南角有為二期加一臺(tái)固定潛水泵的預(yù)留地，此空位及正上方空間不可占用。④操作平臺(tái)及最高、最低水位標(biāo)高。⑤圖2中a原設(shè)計(jì)凈距為1350mm。⑥原潛水泵壓水管凈間距約480mm。

上述因素①～③使筆者見縫插針且須豎向排列地布設(shè)各泵吸水管（見圖3）。①～④使筆者確定新泵房整體排水方式為圖3中坑體排水所示，泵房地面坡向DN100焊接閥內(nèi)徑下沿，設(shè)置于小坑內(nèi)是便于焊工施焊；焊接閥常開，當(dāng)泵房水泛，經(jīng)此閥排入原集水池內(nèi)，當(dāng)集水間被淹，警戒水位計(jì)報(bào)警予值班員，及時(shí)關(guān)閉此閥防止水灌入泵房。依④筆者先定吸水口標(biāo)高均為-7.300m；并考慮施工者在平臺(tái)上蹲下時(shí)，須易于安裝吸水及排水管，寄此先定坑體排水管標(biāo)高，再首次反算出各泵吸水管穿墻標(biāo)高。依單泵額定流量按當(dāng)年《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3建議的流速范圍，算出單泵吸、壓水及總壓水管徑分別為250mm、200mm、300mm，為滿足管道安裝及更換所需的最小凈距10㎝要求，圖2中a最小距離應(yīng)1407mm，實(shí)測(cè)距離1396mm，故⑤使3根DN250鋼管無法排布，勉強(qiáng)用Φ219×8無縫鋼管，同時(shí)⑥滿足原、新管間最小凈距要求。依吸水管各處標(biāo)高和排布走向，算出管長(zhǎng)及管件尺寸，選擇舍維列夫經(jīng)驗(yàn)、沿程及局部水頭損失公式，代入流速等數(shù)值，經(jīng)幾次迭算（這說明先定泵參數(shù)會(huì)給后續(xù)設(shè)計(jì)帶來不利），直至各泵吸水管阻力損失小于自吸高度，終定各泵吸水口中心標(biāo)高（m），由北向南為-2.650m、-2.600m、-2.550m。在壓水管出水閘閥前設(shè)對(duì)夾止回閥，防止泵意外停轉(zhuǎn)后污水倒灌對(duì)泵體止回板瞬間施壓過大造成斷裂；在吸、壓水管上設(shè)可曲撓橡膠接頭，既防止泵振動(dòng)過大對(duì)管路造成損害，又防止污水倒灌使壓水管振蕩對(duì)泵造成損害。

用不同型號(hào)方鋼、C型鋼搭建質(zhì)輕牢固的板房鋼結(jié)構(gòu)，再將兩層間填充適當(dāng)厚度玻璃巖棉的彩鋼板固牢于鋼結(jié)構(gòu)上，可防雨防凍防火。

3.3 輔助設(shè)施

據(jù)單泵重量推得配套電機(jī)重量必≤0.5t，查《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》中“起重設(shè)備”章節(jié)，依各型號(hào)手動(dòng)單軌小車性能表，用單根凈長(zhǎng)5.44m20a#H型鋼做吊梁可承受吊運(yùn)時(shí)所有動(dòng)靜荷載；據(jù)起吊高度及吊起后易于人員搬運(yùn)，支撐吊梁的鋼柱同為20a#H型鋼2根×單凈長(zhǎng)2.00m，另用10#槽鋼4根×單凈長(zhǎng)0.80m，斜撐鋼柱。

4 結(jié)語

非自灌泵站的吸水方式多，此泵房選用自吸泵，水位與機(jī)組聯(lián)動(dòng)，運(yùn)行管理方便；經(jīng)理論核算，在汛期配合原泵抽水，效果甚佳，達(dá)成了防止集水間暴雨時(shí)被淹和其他電器設(shè)備遭水浸報(bào)廢的初心。

參考文獻(xiàn)

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