馬士磊 張慧峰 梁加洲

(太湖流域管理局蘇州管理局，江蘇 蘇州 215004)

1 基本情況

太浦河泵站工程位于江蘇省蘇州市吳江區(qū)七都鎮(zhèn)境內(nèi)，西距東太湖約2km，建成于2003年，是太湖流域綜合治理重點工程。工程由抽水泵站、攔污柵閘、公路橋、上下游進(jìn)水河道、變電站等組成。泵站裝有單泵流量50m3/s、葉輪直徑4.1m、斜15°軸流泵6臺，配套1600kW電機(jī)6臺，設(shè)計總流量300m3/s，為大(1)型泵站。

泵站基坑層設(shè)有滲漏排水集水井兩個，有效容積22.08m3，兩個集水井之間通過管道相互連通，每個集水井配備一臺150QW150-22-22型潛水排污泵，排污泵額定流量150m3/h，額定功率22kW。滲漏排水泵由集水井中的水位信號器自動控制，集水井內(nèi)設(shè)浮球式和超聲波水位信號器各一套，水位信號與泵站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接(見圖1)。

圖1 滲漏排水集水井設(shè)備布置圖

2 險情發(fā)生

2022年12月23日清晨，運行人員值班手機(jī)響起，來電顯示“泵站集水井超水位報警”，運行人員立即前往泵站基坑層查看，至基坑層發(fā)現(xiàn)地面已有積水。在不明確故障原因的情況下，運行人員第一時間上報請求支援，通過集水井上方的觀察平臺可清晰地看到集水井內(nèi)部持續(xù)冒出大股翻滾的水流。待支援力量趕到后，隨即增設(shè)兩臺臨時排水泵抽排積水，但水位仍然呈上漲趨勢；技術(shù)人員仔細(xì)查閱圖紙并認(rèn)真研判后，迅速切斷基坑層所有設(shè)備電源，并派人關(guān)閉滲漏排水泵出水管路檢修蝶閥后，集水井內(nèi)不再冒出水流，集水井內(nèi)水位在臨時排水泵的抽排下也逐漸下降，基坑滲漏排水集水井漫水險情得以排除。

3 排水原理

正常情況下，泵站內(nèi)部的各類滲漏水(如軸密封潤滑水、伸縮縫漏水、主水泵滲水等)通過排水溝、管路等集聚到集水井內(nèi)。當(dāng)集水井內(nèi)水位低于停泵水位時，滲漏排水泵不啟動；當(dāng)集水井內(nèi)水位達(dá)到工作泵啟動水位時，水位信號器自動控制啟動工作泵；當(dāng)集水井內(nèi)水位達(dá)到備用泵啟動水位時，水位信號器自動控制接通備用泵并發(fā)出報警信號。滲漏排水泵抽取的集水井內(nèi)積水經(jīng)過止回閥、檢修蝶閥(常開狀態(tài))排出至進(jìn)水池-1.00m高程處(水面之下)，位于進(jìn)水池水面之下的排出口設(shè)有攔污網(wǎng)(見圖2)。

圖2 集水井內(nèi)滲漏排水泵布置圖

4 原因分析

集水井內(nèi)壁進(jìn)水管路均為小口徑PE管、鍍鋅管，軸密封潤滑水、伸縮縫漏水、主水泵滲水等，在短期內(nèi)不可能形成大股漏水流；集水井內(nèi)壁排水管路僅有一條，即滲漏排水泵吸水口→滲漏排水泵出水口→止回閥→檢修蝶閥→滲漏排水泵出水總管→進(jìn)水池排出口，此管路口徑為150mm，如果此排水管路故障，在外部水壓力的作用下，短期內(nèi)有可能形成大股漏水流倒灌入集水井內(nèi)。除此以外，集水井內(nèi)再無其它進(jìn)出水管路。

通過第一時間趕到現(xiàn)場的運行人員觀察到的“集水井內(nèi)部持續(xù)冒出大股翻滾的水流”，結(jié)合“關(guān)閉滲漏排水泵出水管路檢修蝶閥后，集水井內(nèi)不再冒出水流”，技術(shù)人員分析故障源可能為滲漏排水泵出水管路中的止回閥。打開止回閥后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部蓋板螺栓脫落導(dǎo)致外部壓力水流通過滲漏排水泵倒灌入集水井內(nèi)(見圖3、圖4)。滲漏排水泵在水位信號器的控制下，長期進(jìn)行短時運行，運行產(chǎn)生的振動使止回閥內(nèi)部蓋板的連接螺栓松動，直至完全脫落，失去阻斷介質(zhì)倒流的功能。

圖3 蓋板脫落的止回閥

圖4 止回閥和檢修蝶閥

與此同時，大股翻滾水流倒灌后，集水井內(nèi)水位信號器浮球開關(guān)受到擾動而失靈。事后技術(shù)人員查看滲漏排水泵運行記錄發(fā)現(xiàn)，當(dāng)天凌晨滲漏排水泵自動開啟過一段時間后就再無啟動，這也驗證了上述結(jié)論。

運行人員值班手機(jī)收到來電顯示“泵站集水井超水位報警”的電話，是因為運行人員事前在集水井內(nèi)部安裝了多功能水位云報警器，該裝置由云報警器和高音喇叭組成，當(dāng)集水井內(nèi)超水位時，不銹鋼水位探頭接通，高音喇叭響起，同時云報警器自動撥打值班人員電話和推送微信通知，告知值班人員集水井發(fā)生超水位故障(見圖5、圖6)。

圖5 多功能水位云報警器

圖6 云報警器實物圖

5 故障處置

5.1 更換止回閥流程

因原設(shè)計排水管路無伸縮節(jié)，運行人員更換損壞的止回閥(見圖7、圖8)，更換流程如下：

圖7 更換后的止回閥

a.裁好墊圈，準(zhǔn)備好結(jié)構(gòu)膠、銅絲、鋼絲刷、匕刀、扳手、鐵錘等工具。

b.關(guān)緊止回閥上方的檢修蝶閥，使其不滲漏。

c.拆下止回閥，法蘭面除銹、清污，擦干水跡。

d.裝上止回閥上法蘭的一半螺絲，墊圈涂上結(jié)構(gòu)膠，塞進(jìn)法蘭之間。

e.裝上止回閥上法蘭的另一半螺絲后，將上法蘭盡可能緊固，盡量壓縮墊圈。

f.裝上止回閥下法蘭的一半螺絲，墊圈涂上結(jié)構(gòu)膠，塞進(jìn)法蘭之間。

g.稍微放松止回閥上法蘭的螺絲，使止回閥體微量下移，壓縮止回閥下法蘭的墊圈。

h.止回閥上法蘭的縫隙間、下法蘭的縫隙間，盡可能往里擠進(jìn)結(jié)構(gòu)膠。

i.止回閥上法蘭的縫隙里、下法蘭的縫隙里，多纏繞幾圈銅絲(防止排水時結(jié)構(gòu)膠受水壓被劑出)。

j.待結(jié)構(gòu)膠凝固后，打開止回閥上面的檢修蝶閥，觀察止回閥的法蘭間是否滲漏水。

5.2 修復(fù)水位信號器

由于原有浮球式開關(guān)受本次大流量水流擾動較大而導(dǎo)致滲漏排水泵未能正常啟動，故重新修復(fù)水位信號器浮球開關(guān)，測試正常后投入運行。

5.3 重新布置多功能云報警裝置

由于原有的集水井多功能云報警裝置在此次故障中已被積水淹沒，無再利用價值，故重新布置多功能云報警裝置，測試正常后投入運行。

6 建 議

6.1 改造排水管路

集水井滲漏排水回路為：滲漏排水泵吸水口→滲漏排水泵出水口→止回閥→檢修蝶閥→滲漏排水泵出水總管→進(jìn)水池排出口。進(jìn)水池水位常年在3.00m以上，原設(shè)計進(jìn)水池排水口高程為-1.00m，位于水面之下。本次故障的主要原因是止回閥損壞導(dǎo)致位于水面之下的進(jìn)水池排出口壓力水倒灌入集水井。為徹底消除上述隱患，運行人員改造排水管路，將原進(jìn)水池排水口接駁至進(jìn)水池側(cè)翼墻水面之上。改造后，即使上述管路中閥件再次故障，也不會再出現(xiàn)集水井倒灌的現(xiàn)象。

6.2 設(shè)置排水總管伸縮節(jié)

原設(shè)計排水管路無伸縮節(jié)，滲漏排水泵運行過程中管路和閥件振動較大，也為止回閥的更換帶來了困難。為解決上述問題，在原有排水管路止回閥下側(cè)設(shè)置伸縮節(jié)，既能消除滲漏排水泵運行時給管道和閥件帶來的振動，又能在閥件更換時提供足夠的伸縮間隙。

6.3 優(yōu)化多功能水位云報警器信號采集方式

由于原有多功能水位云報警器是通過兩個不銹鋼水位探頭采集集水井超水位信號的，該不銹鋼水位探頭主要適用于自來水等導(dǎo)電液體感應(yīng)探測，不適用于油品和非導(dǎo)電液體。泵站工程集水井內(nèi)水質(zhì)較污濁且含酸堿鹽液體容易腐蝕金屬探頭，過多的廢油漬也易使金屬探頭結(jié)垢，嚴(yán)重影響金屬探頭的導(dǎo)電性和采集信號的靈敏度。為此，運行人員進(jìn)一步優(yōu)化集水井超水位采集方式，采用市面上售賣的不銹鋼感應(yīng)探頭和電子液位探頭(耐酸堿鹽性液體、防腐蝕，適用于油品或濃稠液體、污水泥漿等場合)接線并聯(lián)的方式來采集集水井超水位信號。采用并聯(lián)方式的優(yōu)點是只要其中一個探頭采集到超水位信號就可以及時啟動滲漏排水泵進(jìn)行排水，使采集信號更加靈敏、可靠和穩(wěn)定。經(jīng)測試，應(yīng)用效果良好(見圖9、圖10)。

圖9 不銹鋼水位探頭

圖10 電子液位探頭

6.4 優(yōu)化多功能水位云報警器參數(shù)設(shè)置

優(yōu)化多功能云報警裝置參數(shù)，設(shè)置多個手機(jī)號碼和報警方式，當(dāng)超水位故障發(fā)生后，該裝置能夠同時向多名人員撥打電話、發(fā)送短信和微信通知，便于運行人員和管理人員及時發(fā)現(xiàn)并第一時間處置故障。

6.5 增加排水泵與檢修蝶閥聯(lián)鎖運行

將檢修蝶閥更換為檢修電磁閥，同時改造滲漏排水泵電氣二次回路，使檢修電磁閥和滲漏排水泵實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖，即滲漏排水泵啟動前，聯(lián)鎖打開檢修電磁閥，當(dāng)滲漏排水泵停止后，聯(lián)鎖關(guān)閉檢修電磁閥。為止回閥的損壞提供多一道保障。

6.6 定期試運行

隨著報警器、水位信號器等各種多功能智能化設(shè)備更多地應(yīng)用在集水井內(nèi)部，運行人員應(yīng)定期對滲漏排水泵進(jìn)行試運行，以確保智能化設(shè)備運行可靠。

6.7 定期開展設(shè)備等級評定

對于建成已久的泵站工程，供排水管路及閘閥均存在不同程度的老化、銹蝕，建議管理者應(yīng)定期對管路及閘閥開展設(shè)備等級評定，檢測不同部位鋼結(jié)構(gòu)厚度，以確定銹蝕程度。對于各類閘閥，應(yīng)拆開檢查內(nèi)部結(jié)構(gòu)；對于管路與混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合部位，銹蝕嚴(yán)重的應(yīng)視情況進(jìn)行混凝土澆筑封堵。必要時，及時進(jìn)行管路改造，防止發(fā)生大規(guī)模溢水事故。

6.8 定期清淤

泵站的集水井或廊道大多位于最底下的基坑層，是管理的薄弱環(huán)節(jié)，很容易被忽視。集水井內(nèi)部很容易集聚各類雜質(zhì)、污泥、油漬等，應(yīng)定期對井底進(jìn)行清淤，保證排水通道暢通。

7 結(jié) 語

大型泵站工程集水井或廊道排水系統(tǒng)管理過程中，運行人員在巡視時常常將焦點放在滲漏排水泵的運行正常與否、集水井內(nèi)部的水位高低以及管路、閘閥、水泵的外觀上，而忽略了對閘閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)、管道內(nèi)部銹蝕程度、滲漏排水泵自動控制系統(tǒng)的檢查。集水井或廊道排水系統(tǒng)經(jīng)長期運行后，滲漏排水泵逐漸老化、絕緣降低，管道內(nèi)部銹蝕、附著水生物，止回閥因反復(fù)振動可能導(dǎo)致蓋板和焊點脫落，檢修蝶閥因銹蝕或附著物而無法關(guān)緊導(dǎo)致滲漏水等問題常常出現(xiàn)。本險情的處置經(jīng)驗及建議，可為國內(nèi)大型泵站工程管理者提供警示與借鑒。