城市排水泵站优化运行改造技术探讨

摘要：本文首先针对城市排水泵站常见问题进行分析，然后对城市排水泵站的运行控制方式以及城市排水泵站的优化运行管理措施深入探讨，仅供参考。

关键词：城市；排水泵站；优化运行；管理

中图分类号：C35 文献标识码： A

一、城市排水泵站常见问题分析

1、泵站设计标准方面的问题

在这一方面国内很多城市存在的一个共同的特点缺乏合理、科学、有效的设计规划方案，而且每一个城市在这方面的工作水平以及工作能力都存在着很大的区别性。由于泵站所在城市的经济发展水平和客观要求出入很大，泵站在具体的建设过程中所参考的依据也有很大的差别，但从相对的方面进行考虑，城市排水泵站的设计标准普遍低于周围民用建筑的设计标准。现阶段城市的每一片土地都可以用“贵如油”这个词语来形容，所以在这片己经挤挤嚷嚷的土地上水泵站的用地大小与规模被慢慢地不断地缩小，在很多城市规划工作中留给它的土地己经不多，必须进行合理地规划，但是实际情况却是进水池、出水池设计中还是有很多的不足之处需要调整。

2、泵站水工设计方面的问题

从水工结构的角度来看，由于设计面积受到挤压，城市排水泵站的前池面积一般都被设计得较小，这导致了扩散段短，水流进入前池后扩散迅速，水力学条件不理想，容易形成泥沙淤积，也降低了前池的使用效率。在泵站的地下结构方面，由于泵站主机房和出水池相连，但二者之间的基础高差通常都较大，容易造成主机房和出水池基础之间的不均匀沉降。尽管可以通过设计二者之间的沉降缝来缓解，但也容易发生漏水的情况。对于这个问题也曾提出过出水池底部设置空箱的方式，把水池地板和主机房拉平，但这一设计方法的土建投资较大，经济压力大。

3、泵站设备方面的问题

对于一个泵站来说其最主要的一个设备仪器就是泵，同时在泵站正常运转过程中这个东西也是影响其各项工作顺利进行的关键性因素。其中最主要的一个问题出现的原因就是杂物的堆积，它会卡住水泵，让它不翰正常运转。城市人群密集，工业发达，所以日常生活垃圾以及生产垃圾都会对水泵造成危害，因为污物在城市排水系统的夹带下会给水泵带来沉重的压力，所以一定要定期对水池进行检查和清理，避免杂物过于堆积影响水泵正常运转。清理杂物的主要工作由清污器来负责，它能够减轻人工清理的压力，保证水泵池的干净畅通，但是工作人还要通过专门的对设备对清污器进行清洁处理。特别是要对那些使用了转式清污机的泵站，通过足够频率的观察防止耙齿被卡也具有很重要的意义。

4、泵站运行管理方面的问题

在日常养护方面，由于资金的问题，除了一些重要泵站外，多数泵站存在着维护不足的问题，在维护时更多地注重于机组的维护，对于其他附属设备的维护投入不足。通常情况下都是在设备发生了实际故障后才进行维护，预防性的维护投入较少。但实际上由于泵站所在的工作环境湿度大，金属设备的腐蚀情况较为普遍，因此设备的日常维护对于保证泵站的正常运行很重要。

二、城市排水泵站的运行控制方式

1、叶片转角调整

由于大型蜗壳式混流泵、导叶式混流泵与轴流泵都包含较大的轮毂，所以通常将其设计成可调控叶片的水泵，然后在轮毂内设置操作机构，利用叶片轴的移动代替操纵杆的上下转动，并通过叶片角的改变来调整其性能曲线，此种调节方式便称为变角调节。叶片转角的不同便会引起不同的性能曲线，当排水泵站运行至固定的检修周期后，在检修过程中依据泵站原有的具体运行状况调整叶片角度，从而保证水泵适应当前泵站的排水环境。对于扬程过高或使用不当的泵站，按照实际工作情况，应在依据工艺要求扬程的条件下对水泵的工况进行重复审核，调整水泵的叶片转角，从而提高水泵的运行性能。

2、恰当数量的水泵组合

根据泵站工况的变化情况利用同型号或不同型号的多个水泵组合进行并联运行可有效改善泵站控制效果。此种控制方式要求泵站内设置多台水泵，且要大小组合搭配，其成本较高，通常在大型优化调度研究水泵扎和供泵站监控中应用。

3、水泵调速

水泵调速是指利用水泵转速的调整来提高水泵性能的一种控制方式，其能够保证泵站的运行状况与实际需要运行要求相一致，具有节省能耗、提高效率的优点。此种方式筒切削叶轮一样，都是利用水泵特性曲线的变化来适应工作条件的变化，水泵转速的调控主要是依照不汽蚀、不阻水、高效等原则进行调速范围确定的。综合分析各类因素及原则水泵调速运行的限制条件为：0.8n0≤n≤1.05n0；（其中n0是指水泵的设定转速）。变频调速方法是一种有效的节能手段，但由于其成本较高，在运用时应当开展节电计算。

水泵调速装置内部异步电动机的电源频率与转速有如下规律：n=60f（1-s）/p

其中n是指异步电动机的转速；f是指电源频率；s是指异步电动机的转差率；p是指电动机的极对数。

根据以上公式，通过恰当改变电动机的定子绕组电源频率，就能有效改善电动机的同步转速。当电动机的转速减缓时，其轴功率也会对应降低，电动机的输入功率也会减小，这是水泵调速节能的重要手段。为保证调速过程中电动机保持固定的最大转矩，且同时维持电动机稳定的磁通，需要对定子绕组电压进行合理的调整，而变频调速器同时具有调压与调频两种功能，其就是通过调整电压的频率来改善电动机的转速的。

4、闸阀调节

闸阀调节是指利用对水泵出口控制阀的开启调节过程控制水泵的工况点，进而满足泵站的工作需求。若水泵时间的扬程比所需扬程高时，则通过调小出水闸阀来调整恒流状态，从而减少冲击负荷对净水构筑物的影响。闸阀调节方式的主要优点就是简单易行，成本较低，对于水位变幅较小的泵站非常适用。然而其在闸阀位置会消耗过多的能量，对于水位变幅过大的泵站不适用，此种情况下可以采用调速、换轮或水泵组合的方式进行控制。

三、城市排水泵站的优化运行管理措施

1、泵站的自动化控制

通常泵站的设备运行主要通过泵站的就地控制系统进行直接控制，就地控制系统主要依据液位等泵站的工作状况进行控制。在实际运行中，监控系统会将全方位的调控指令与运行数据传输到泵站中，其自动控制过程便以此作为自动控制得主要条件参数，从而配合监控系统的流量控制过程。若能够按照实际运行环境的改变，利用计算机控制算法对泵站进行实时的调控，那将会使泵站的运行效率大幅度提高。计算机监控系统既能保护与控制泵站主机与变压器等主要设备，还能控制调整对应的辅助设备，并处理接受水情数据，利用主控室内的数据分析、显示、处理等功能实现现场分散保护与控制。泵站自动化控制要以泵站的实际运行要求与工作条件为基础，避免由于控制系统的闲置与维护缺乏而造成资源的浪费与设备的老化。泵站远程监控系统主要由计算测量与摄像、通信平台、监控中心、泵站远程测控终端等设备构成，其具有报警、数据监测、数据存储、远程控制、信息查询等功能，能够实现对泵站及其设备的远程操控，进而有利于降低人员劳动强度与工作量。

2、科学的调度，提高排水效率

快速、准确的调度是对城市排水进行科学管理的重要手段，为降低泵站运行的费用，在非汛期充分发挥泵站监控系统功能，合理调整各泵站开停泵水位，从而减少开泵频次和开泵台时，在保证区内排水安全的情况下，尽量安排水泵在适当高水位运行，减少地下水的排放量，充分利用水泵运行高效段，降低水泵扬程，减小运行电流，进而达到减少能源消耗的目的。

3、现有泵站采用新设备、新技术的更新

经过几十年的运行，有些设备超期服役、长期带病运行，设备老化严重，致使泵站效率低、能量消耗高、运行成本增加。鉴于此，应结合实际情况淘汰或升级运行时间过长、效能低的老化设备设施，采用新技术、新工艺、新方法全面提高技术经济指标水平，充分发挥设备运行效率，使之达到最大化。

泵站技术改造，是在原有泵站工程和设施的基础上，通过调查研究、泵站测试、统筹安排，采用泵站的新技术、新工艺、新方法、先进设备，全面提高技术经济指标水平、保证供排能力，充分发挥机电设备的工程效益、经济效益、社会效益和环境效益。

4、建立合理的泵站检修制度

不同类型的泵站的运行方式是不同的，泵站的设备检修制度应当依据泵站机组的运行特性来制定相应的检修策略。如城市污水泵站和城市雨水泵站的运行方式就在运行时段上存在明显的差异，前者是常年运行，而后者则主要用于汛期的城市排涝。依据不同的泵站机组任务来制定不同水泵机组的检修时段是科学制定检修制度的基础。在此基础上制定设备的中修、大修制度，在制定中修、大修制度时，应综合考虑设备运行的总时间，设备维修的周期、设备的实际运行状况、年度任务和可支配资金的情况。在综合考虑这些因素时，应充分重视一线工作人员的意见，通过召开专题会议的形式讨论决定本年度的检修计划。并通过总结经验来制定完整的验收标准，对每年的检修情况做详尽的检修记录和技术总结，并做好归档工作，为以后的设备检修工作积累经验。

结束语

随着城市化进程的不断深入，并由于全球气候变暖，极端气候的增多和海平面上升，各地排洪防涝压力必将更为增大，而由于排涝站建设上长期存在的滞后性，各地城市排洪防涝能力的要求和现实的矛盾更加突出。统筹排水泵站建设及改造，并总结其建设及改造经验，有其必要。