衛(wèi)鋒

(山西建筑工程集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

針對(duì)無自流條件下的供水、排管以及水資源調(diào)配問題，通常利用泵站予以解決。隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)混凝土泵站的不適性開始顯現(xiàn)，作為集成化水平較高的一體化預(yù)制泵站成為重要的取代形式。為提高一體化預(yù)制泵站的應(yīng)用水平，需要探討此類泵站的特點(diǎn)，把握應(yīng)用方法，下文圍繞相關(guān)內(nèi)容做具體的分析。

1 SPS智能型一體化預(yù)制泵的結(jié)構(gòu)與優(yōu)勢

1.1 一體化預(yù)制泵站的結(jié)構(gòu)

泵站集潛污泵、井筒、管道、液位傳感器、閥門、控制系統(tǒng)等于一體，是一種集成度較高、性能穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)效益突出的泵站設(shè)備。泵站內(nèi)配置的潛水排污泵以WQ、WQJ等系列居多，聯(lián)合應(yīng)用控制系統(tǒng)，為用戶提供精準(zhǔn)的遠(yuǎn)程控制功能。相較于傳統(tǒng)混凝土泵站，一體化預(yù)制泵站的集成化特性突出，泵站整體占用的空間減小，性能穩(wěn)定可靠。SPS智能一體化預(yù)制泵站是污水廢水收集和排放的重要裝置，常用于工廠、住宅小區(qū)等場景中，可根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件采取室內(nèi)或室外地下的安裝方法。

1.2 一體化預(yù)制泵站的優(yōu)勢

1)筒體以強(qiáng)化玻璃鋼機(jī)械纏繞的方式制作成型，耐腐蝕特性突出，或選用其它性能穩(wěn)定的材料，可保證筒體的長久使用。筒體體積小，有效容積較大，即便現(xiàn)場空間狹窄也依然能夠高效安裝到位。

2)泵坑采用流體學(xué)設(shè)計(jì)，順暢無堵塞。①潛水排污泵的性能可靠，聯(lián)合高精度的傳感器，用于及時(shí)獲取水泵運(yùn)行參數(shù)，在數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下主動(dòng)進(jìn)行檢維修，減輕工作量并降低成本；②自動(dòng)化和集成化水平高，提供的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能可減輕管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，自動(dòng)生成運(yùn)行報(bào)表，便于管理人員及時(shí)掌握泵站運(yùn)行狀況，采取針對(duì)性的管控策略；③運(yùn)行安全可靠，有效減少惡臭氣體的產(chǎn)生量，對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境和居民的日常工作、生活均較為友好，具有突出的生態(tài)環(huán)境效益優(yōu)勢；④靈活性較強(qiáng)，可根據(jù)工程條件的不同進(jìn)行針對(duì)性的定制，例如進(jìn)出水管的高度和直徑均可進(jìn)行調(diào)整，確保即便在特殊的環(huán)境中一體化預(yù)制泵站依然可高效使用[1]。

2 一體化預(yù)制泵站的常見型式

2.1 濕井式泵站

排污泵與管道間自動(dòng)耦合，適配地面電機(jī)控制系統(tǒng)和內(nèi)部維修服務(wù)平臺(tái)，便于對(duì)設(shè)備采取管控措施；有毒有害氣體監(jiān)測儀器、液位傳感器均具有較高的靈敏度，監(jiān)測信息富有參考價(jià)值。出廠前完成安裝和測試，在縮短現(xiàn)場安裝時(shí)間的同時(shí)有效保證濕井式泵站的質(zhì)量。

2.2 集成式泵站

水泵以固定式干式安裝的方法設(shè)置，配套高效潛水排污泵，干井與濕井集中布置在井筒內(nèi)，空間利用率較高；井筒內(nèi)的干井區(qū)規(guī)劃集水坑和排水泵，空間布置合理，環(huán)境干燥、清潔?？刂葡到y(tǒng)包含有毒氣體檢測儀、除臭裝置等，對(duì)提升安全性和改善生態(tài)環(huán)境均有重要作用。出廠前安排安裝和測試，在源頭上發(fā)現(xiàn)問題并處理，使布置到位的泵站穩(wěn)定可靠。集成式泵站，如圖1所示。

圖1 集成式泵站示意圖

2.3 完全定制型泵站

以客戶需求為導(dǎo)向，結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)條件，以完全定制的方式設(shè)計(jì)一體化預(yù)制泵站，突出特點(diǎn)在于具有靈活性，例如進(jìn)出水管的直徑和高度可調(diào)，以便滿足特定場景下的作業(yè)要求[2]。完全定制型泵站，如圖2所示。

圖2 定制泵站示意圖

3 一體化預(yù)制泵站在城市排水處理中的應(yīng)用

3.1 工程概況

某城市排水處理廠項(xiàng)目，進(jìn)水提升泵房采用一體化預(yù)制泵站，全埋地式安裝，進(jìn)水流量設(shè)計(jì)為2萬m3/d，筒體采用立式貯罐，高度11250mm、內(nèi)徑3800mm，筒體壁厚25mm，材料為具有耐腐蝕特性的玻璃纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹脂，筒體內(nèi)設(shè)3臺(tái)耦合式潛水泵，基本參數(shù)為H=15.5m、N=45kW、Q=621m3/h。

3.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 筒體的安裝

筒體材料根據(jù)耐腐蝕的要求進(jìn)行選擇，以熱固體樹脂為基體，利用纏繞工藝加工，并通過結(jié)構(gòu)厚度、剛度等方面的校核。實(shí)測結(jié)果顯示，筒體的巴氏硬度超40HBa，環(huán)向、軸線拉伸強(qiáng)度分別為150MPa、60MPa，抗拉強(qiáng)度120MPa。出廠前做全面的防滲漏試驗(yàn)，保證無任何滲漏現(xiàn)象。泵站頂蓋采用GRP外保護(hù)層加抗紫外線材料，具有突出的防護(hù)作用，避免材料由于太陽照射而異常老化。人孔蓋以鋁合金為原材料制作成型，考慮到開啟的便捷性要求，配套氣壓彈簧裝置，并增設(shè)防盜安全鎖和防盜報(bào)警裝置，提升安全防護(hù)效果。

筒體安裝采用兩臺(tái)吊車協(xié)同作業(yè)的方式，首先將筒體由臥式調(diào)整為立式，同步吊起兩個(gè)吊鉤，待筒體與地面的距離達(dá)到10cm后，暫時(shí)停止吊裝，檢查吊點(diǎn)、配套吊裝設(shè)施是否穩(wěn)定可靠，筒體底側(cè)維持合適的高度懸空，筒蓋持續(xù)向上升起直至筒體達(dá)到垂直狀態(tài)，此時(shí)底平面恰好著地；在前述吊裝的基礎(chǔ)上，將筒體進(jìn)一步吊至設(shè)備基礎(chǔ)上方，若位置無誤則擰緊地腳螺栓，經(jīng)由預(yù)先開設(shè)的灌漿孔向筒內(nèi)灌注C20細(xì)石混凝土，筒體周圍澆筑高度不少于50cm的混凝土。

3.2.2 基坑回填

基坑空間有限，在一體化預(yù)制泵站施工中可能存在基坑回填土沉降的問題，導(dǎo)致泵站出水法蘭破裂。為此，加強(qiáng)基坑回填，保證回填部位有足夠的密實(shí)性與平穩(wěn)性。回填材料選擇沙子或鵝卵石，最大尺寸不大于32mm，回填作業(yè)在冬季進(jìn)行時(shí)，分層有序填筑，高度誤差不大于50cm，逐層采取質(zhì)量控制措施?；踊靥詈螅盍闲璞３置軐?shí)的狀態(tài)。同時(shí)，基坑回填期間加強(qiáng)防護(hù)，以免由于回填作業(yè)的進(jìn)行而導(dǎo)致管路、電纜等設(shè)施受損。

3.2.3 泵站配電柜的安裝

控制柜的安裝位置規(guī)劃在地面或頂蓋上，必要時(shí)也可置于井筒內(nèi)。為提高控制柜的運(yùn)行性能，采用的是水泵控制系統(tǒng)，泵站內(nèi)部安裝液位浮球及其它的元件，用于采集泵站內(nèi)液位連鎖信號(hào)并上傳至控制柜，根據(jù)信號(hào)揭示的現(xiàn)場情況生成指令，連鎖啟停潛水排污泵?？刂乒竦倪\(yùn)行采用PLC控制機(jī)制，水泵或粉碎型格柵堵塞時(shí)，及時(shí)感知異常狀況并報(bào)警，以便快速處理；具備斷電自動(dòng)恢復(fù)的功能，有效保證裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，也可減輕人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。各信號(hào)接入中央可控制系統(tǒng)，聯(lián)合應(yīng)用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，提升控制的便捷性。在中央柜中安裝專用控制器，與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用。為便于對(duì)泵站設(shè)施做遠(yuǎn)程監(jiān)管，配置泵站無人管理模塊、GPRS通信接口模塊等，無需安排人員頻繁在現(xiàn)場進(jìn)行檢查，若泵站某處存在異常，將隨即發(fā)出警報(bào)，盡快告知工作人員[3]。

3.2.4 水泵安裝及泵站配管

一體化預(yù)制泵站流量大、揚(yáng)程低，水泵采用的是自耦式潛水泵。以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，提前在加工廠加工成型，將出水管座、不銹鋼導(dǎo)軌、自耦底座、提升吊鏈配置到位?？紤]到長距離運(yùn)輸?shù)奶厥庑?，水泵需單?dú)在現(xiàn)場安裝。

耦合式潛水泵安裝細(xì)節(jié)多，需加強(qiáng)控制，例如泵體法蘭面與出水管座需保持緊密貼合的狀態(tài)，配置的潛水泵與導(dǎo)桿能夠?qū)崿F(xiàn)順暢的滑動(dòng)。筒體外接污水管道，于基坑內(nèi)布置出水管道，為管道配置橡膠軟接頭和管道支架，維持管道的穩(wěn)定性。

3.3 一體化預(yù)制泵站調(diào)試

泵站安裝到位后，進(jìn)入調(diào)試階段，檢驗(yàn)泵站各裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性以及各項(xiàng)功能的可實(shí)現(xiàn)性。調(diào)試包含水泵試運(yùn)轉(zhuǎn)、液位聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)試、PLC控制柜聯(lián)動(dòng)等，要求水泵的自動(dòng)啟停、手動(dòng)啟停、遠(yuǎn)程控制各項(xiàng)功能均可正常實(shí)現(xiàn)；并安排空載和帶負(fù)載兩種工況下的調(diào)試，檢驗(yàn)泵站在不同工況下的運(yùn)行狀態(tài)。

一體化預(yù)制泵站調(diào)試階段需要著重做好如下幾項(xiàng)檢查工作：1)筒體內(nèi)部是否保持干凈，水泵是否有堵塞的情況；2)檢查進(jìn)出口的閥門開啟狀態(tài)，不可憋泵、缺水；檢查配電柜的電器運(yùn)行狀況；檢查浮球在液位管內(nèi)的狀態(tài)，要求裝置穩(wěn)定而不受到其它因素的影響，浮球液位計(jì)的數(shù)據(jù)顯示準(zhǔn)確，用于反映筒體內(nèi)的液位。

4 一體化預(yù)制泵站設(shè)備的散熱措施

4.1 控制柜的散熱

電器元件運(yùn)行時(shí)發(fā)熱，釋放的熱量無法快速外排時(shí)，熱量的聚集將導(dǎo)致電器元件的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生異常，伴隨運(yùn)行穩(wěn)定性變差、元件受損等問題?？刂乒裰械沫h(huán)境溫度在45℃以上時(shí)，電路板的發(fā)熱元器件將由于熱島效應(yīng)的存在而異常升溫(通常在55℃以上)，嚴(yán)重影響元器件的運(yùn)行穩(wěn)定性和耐久性，甚至在溫度異常偏高時(shí)有燒毀的可能?？梢姡岣呖刂乒竦纳崴街陵P(guān)重要。

針對(duì)前述提及的電器柜發(fā)熱問題，提出如下散熱措施。

1)控制柜設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段便要充分關(guān)注到元器件的發(fā)熱量，以保證元器件溫度合理為基本前提，協(xié)調(diào)元器件的布設(shè)位置。條件允許時(shí)適當(dāng)增加上下排的間距，提供充足的散熱空間，使元器件的溫度穩(wěn)定在合理的區(qū)間內(nèi)。

2)于控制柜的背板內(nèi)部安裝導(dǎo)軌，于導(dǎo)軌上安裝元器件，導(dǎo)軌與背板間留有空隙，可供控制柜內(nèi)部空氣的高效流通，起到散熱的效果。

3)優(yōu)化控制柜的結(jié)構(gòu)，憑借結(jié)構(gòu)的合理性提高散熱水平，例如采用雙層結(jié)構(gòu)的控制柜，兩層之間留出充足的空間，以便散熱的高效進(jìn)行；為內(nèi)層控制柜的背板適配散熱片，加快熱量的散發(fā)，為增加散熱面積，采用網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的散熱片。

4)梳理控制柜內(nèi)的電纜和二次接線，有條不紊地布置線路，確保無繞線、纏繞的情況，二次接線的方式需合理。在合理布線和規(guī)范接線后，減少電磁熱，提高散熱水平。

5)在控制柜內(nèi)層側(cè)板的下部、上部分別設(shè)置進(jìn)氣孔、出氣孔，通過兩孔的作用，建立冷空氣下降、熱空氣上升的空氣流動(dòng)路徑，發(fā)揮出自然散熱的作用。在頂部配置散熱風(fēng)扇，借助此裝置加快散熱，維持控制柜內(nèi)部溫度的合理性。散熱風(fēng)扇的運(yùn)行機(jī)制為：預(yù)設(shè)特定的溫度值，待控制柜內(nèi)部的溫度升高并達(dá)到該值后，隨即啟用散熱風(fēng)扇，加快空氣對(duì)流，促進(jìn)溫度的下降，直至溫度降低至許可范圍內(nèi)為止。

4.2 預(yù)制泵站的散熱

預(yù)制泵站散熱的關(guān)鍵前提在于鎖定散熱源，進(jìn)而采取針對(duì)性的散熱措施，其中潛污泵運(yùn)行釋放熱量以及夏季太陽直射至地面的熱輻射是兩大關(guān)鍵的熱源。為此，在預(yù)制泵站內(nèi)布置軸流風(fēng)機(jī)，配套通風(fēng)排氣管。為實(shí)現(xiàn)對(duì)軸流風(fēng)機(jī)啟停的自動(dòng)控制，配置熱敏探頭并預(yù)設(shè)程序，根據(jù)現(xiàn)場溫度自動(dòng)啟停軸流風(fēng)機(jī)，加快通風(fēng)散熱。電機(jī)運(yùn)行過程中有發(fā)熱現(xiàn)象，采用泵站內(nèi)部的污水做冷卻處理，在滿足散熱要求的同時(shí)提高污水的利用水平，同時(shí)污水根據(jù)液位自動(dòng)排放，大量的熱量將隨著污水的排放而散失，提高散熱效率。

4.3 設(shè)備防腐措施

1)筒體內(nèi)襯成型，具體包含內(nèi)襯層和過渡層兩部分，通過兩層結(jié)構(gòu)的設(shè)置，提高防腐防滲水平。內(nèi)襯的制作采用鋼制模具，以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，控制內(nèi)襯的尺寸，由專員用維納斯噴槍噴射成型，要求結(jié)構(gòu)完整、尺寸合理、穩(wěn)定可靠。為保證內(nèi)襯有足夠的防腐防滲性能，從材料質(zhì)量控制的角度著手，將內(nèi)襯樹脂含量增加至80%～90%；過渡層制作時(shí)依然考慮到防腐防滲的要求，按照68%～78%的用量控制樹脂含量。

2)泵站控制柜以304不銹鋼為原材料制作成型，考慮日曬、雨淋等戶外因素對(duì)泵站的影響，強(qiáng)化設(shè)計(jì)，確保建設(shè)成型的泵站不會(huì)由于外部因素的影響而出現(xiàn)異常，并提高控制柜的承受能力，在一定程度的外力作用下不出現(xiàn)變形現(xiàn)象。配套管路材料均采用304不銹鋼材質(zhì)，加工時(shí)對(duì)材料做酸洗鈍化處理。為提高不銹鋼的抗腐蝕性能，在表面設(shè)置一層厚度約為1nm的致密鈍化膜，用于防護(hù)不銹鋼材料，避免腐蝕介質(zhì)直接侵蝕材料。酸洗的關(guān)鍵作用在于便于鈍化，在材料表面產(chǎn)生致密的鈍化膜。在采取酸洗的材料處理方法后，腐蝕不銹鋼表面約10μm的表層，缺陷部位的溶解率較之于表面更高，在酸液的作用下使表面趨于均衡狀態(tài)，原本易造成腐蝕的隱患將由于酸洗而被清理，有效改善材料的表觀質(zhì)量。同時(shí)，在酸洗鈍化的過程中，鐵與鐵的氧化物優(yōu)先溶解，可清理貧鉻層，不銹鋼表面富集大量鉻，成型的富鉻鈍化膜的電位約為+1.0V(SCE)，能夠取得較好的抗腐蝕效果。

在采取多種防腐措施后，有效減小外部因素對(duì)SPS一體化預(yù)制泵站的不良影響，保證泵站的穩(wěn)定運(yùn)行和功能的正常實(shí)現(xiàn)，泵站各裝置的耐久性良好，整體使用壽命可達(dá)30年，滿足要求。

5 結(jié)語

綜上所述，一體化預(yù)制泵站因具有集成度高、穩(wěn)定可靠、適應(yīng)能力強(qiáng)、土地占用面積小等優(yōu)勢而取得廣泛的應(yīng)用。為提高一體化預(yù)制泵站的應(yīng)用水平，需要選擇合適的泵站型式，做好材料的選擇、結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化、散熱、防腐等相關(guān)工作，保證建設(shè)成型的一體化預(yù)制泵站可穩(wěn)定運(yùn)行，各項(xiàng)功能正常實(shí)現(xiàn)，取得良好的社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)境效益。