在城市排澇泵站中高壓潛水泵的應(yīng)用——以南昌市前湖電排站為例

陶柏強(qiáng) 張李蓀

（江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院 ,南昌 330029）

在城市排澇泵站中高壓潛水泵的應(yīng)用
——以南昌市前湖電排站為例

陶柏強(qiáng) 張李蓀

（江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院 ,南昌 330029）

結(jié)合前湖排澇泵站選用高壓潛水泵的實(shí)踐,分析新型高壓潛水泵與常規(guī)軸流泵的優(yōu)缺點(diǎn)、安全性、經(jīng)濟(jì)性,說明此類工程中選用該泵帶來的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

城市水利;潛水泵;泵站

南昌市位于江西省中偏北部,地處贛江中下游,北濱鄱陽湖,屬贛撫平原尾閭區(qū)。城區(qū)地處贛江下游湖積沖積平原,地勢(shì)平坦,河湖港汊交錯(cuò),地面高程一般在17～22m之間。城區(qū)內(nèi)湖泊眾多,是城區(qū)的天然蓄澇區(qū),也是城市寶貴的自然環(huán)境資源和休閑旅游的勝地。為適應(yīng)南昌市城市的快速發(fā)展,滿足“一江兩岸”的城市布局,沿贛江兩岸作為城市休閑、旅游、觀光帶的建設(shè)和發(fā)展區(qū),昌北、昌南東部城區(qū)建設(shè)成為高級(jí)文教、科研、高新產(chǎn)業(yè)為主的高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)。而在這些區(qū)域內(nèi)又是城市排澇泵站建設(shè)的站址區(qū),二十世紀(jì)90年代后期建設(shè)的青山湖、吳公廟、新洲電排站,采用的常規(guī)軸流泵站布置,與城市江岸布置的觀光、休閑帶顯然不協(xié)調(diào)。因此,在城市排澇泵站設(shè)計(jì)中,需注意滿足城市規(guī)劃要求,把美化、亮化城市環(huán)境,提高城市品位,使城市充滿生機(jī)和活力,作為城市排澇泵站設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想;把先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品、先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念,應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)中去,并善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn),才能使城市排澇泵站滿足美化、亮化城市環(huán)境的要求。筆者通過南昌市前湖電排站中大型高壓潛水軸流泵（以下簡(jiǎn)稱潛水泵）的應(yīng)用為例,介紹了潛水泵在城市排澇泵站中的應(yīng)用,供各位同仁參考。

1 潛水泵的簡(jiǎn)介

潛水泵是機(jī)電一體化高科技產(chǎn)品。近年來,由于潛水泵在密封、絕緣、冷卻和監(jiān)控等技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)展,同時(shí)還成功地實(shí)現(xiàn)了泵站與自排閘的出水管道共用,從而使大口徑潛水泵的推廣應(yīng)用速度明顯加快。由于泵站采用潛水泵,在工程布置上做到一個(gè)新形布置方式,使抽排、自排共用一個(gè)建筑物。而常規(guī)泵站,泵站與自排閘為分建式布置,抽排、自排不能共用一個(gè)建筑物,工程投資大。另外,潛水泵能夠快速安裝檢修、運(yùn)行噪音低,設(shè)備的可靠性和使用壽命都有顯著提高,是常規(guī)軸流泵站無法相比照。

潛水泵近幾年來在國(guó)內(nèi)發(fā)展很快,單機(jī)容量最大已達(dá)1000kW,進(jìn)水流道一般采用簸箕型流道,泵室一般為混凝土井筒式。潛水泵的電動(dòng)機(jī)是干式全封閉潛水三相異步電動(dòng)機(jī),可長(zhǎng)期浸入水中運(yùn)行,具有傳統(tǒng)機(jī)組無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。潛水泵與立式軸流泵相比較其優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）電機(jī)與泵構(gòu)成一體,無需在安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電機(jī)--傳動(dòng)機(jī)構(gòu)--水泵軸線對(duì)中的裝配工序,現(xiàn)場(chǎng)安裝方便、快速。

（2）由于潛入水中運(yùn)行,可以大大簡(jiǎn)化泵站上部建筑工程。

（3）泵站噪聲低,無高溫,改善操作環(huán)境,保持地面的環(huán)境風(fēng)貌。

（4）潛水電機(jī)采用雙重或三重機(jī)械密封,防潮絕緣。

（5）操作方便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

（6）解決水位漲落大的沿江、湖泊地區(qū)建泵站的防洪問題。

2 前湖電排站中泵的選型比較

前湖電排站位于南昌市紅角洲地區(qū),是南昌市高級(jí)文教、科研、商住園區(qū),規(guī)劃總用地面積25km2,總?cè)丝?5萬人。前湖電排站承擔(dān)南昌市紅角洲城區(qū)的排水任務(wù),泵站位于沿江大堤4+300m附近,緊鄰贛江南大道的西側(cè)布置。由于沿江大堤西側(cè)為贛江南大道,因此,前湖電排站站址,不能緊鄰沿江大堤堤后布置,由此出水涵管需穿越贛江南大道、沿江大堤后,把澇水排入贛江,出水涵管單根總長(zhǎng)度為160m。紅角洲地區(qū)總集雨面積61.8km2,其中前湖水庫壩址以上47.1km2,壩址以下14.7km2。前湖電排站是一座自排、抽排、供水多功能泵站;是結(jié)合城市建設(shè)景觀的花園式泵站;是結(jié)合城市防洪、防內(nèi)澇調(diào)控自動(dòng)化的泵站。前湖電排站設(shè)計(jì)排澇流量27.7m3/s,排澇泵站裝機(jī)容量3000kW,供水泵站裝機(jī)容量190kW,供水流量2.8m3/s,泵站總裝機(jī)容量3190kW。前湖電排站設(shè)計(jì)內(nèi)水位為17.50m,最低運(yùn)行內(nèi)水位16.80m,最高運(yùn)行內(nèi)水位18.50m。根據(jù)堤防的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),確定泵站最高運(yùn)行外水位為24.26m（P=1%）,設(shè)計(jì)外水位23.09m（P=5%洪水3日平均水位）,最低運(yùn)行外水位17.5m（取水泵啟排水位）[1]。

南昌市地處贛江下游,贛江水位漲落大,汛期贛江水位高時(shí)泵站需開機(jī)排水,其余時(shí)段為澇水自排入贛江,解決出水涵管自排與電排的共用問題,可節(jié)省涵管長(zhǎng)度50%,選用什么樣的泵型才能解決涵管的共用問題;同時(shí)前湖電排站處于紅角洲城區(qū)贛江觀光帶處,泵站布置是園林式還是工業(yè)廠房型,將直接影響城市景觀。為此,前湖電排站的泵型比較,綜合了泵站布置,并首創(chuàng)提出潛水泵站與自排閘,交叉、平行、錯(cuò)層式的閘站合建布置方法,使?jié)撍迷诔鞘信潘谜镜膽?yīng)用前途更為寬廣。在軸流泵泵站布置中,中小型軸流泵按濕室型泵站布置時(shí),閘站合建布置是常用方法,但大型軸流泵,進(jìn)水流道一般需布置肘型或鐘形流道等,泵房布置采用干室型泵站,在泵房?jī)?nèi)布置自排流道將切割泵房水泵層通道,故閘站分建式;泵站水泵運(yùn)行揚(yáng)程在9.0m以下,且排澇流量較大,適合采用立式軸流泵或潛水軸流泵。為了優(yōu)選方案,選擇了1600ZLB-6型、1200ZLB-85型立式軸流泵和1300ZDB-50型潛水軸流泵三個(gè)方案進(jìn)行比較。我們對(duì)上述三個(gè)方案作了進(jìn)一步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較工作,詳見表1。

表1 各方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表

從表1可以看出,方案二較方案一、三具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）方案二采用的潛水泵方案是機(jī)電一體化產(chǎn)品,技術(shù)先進(jìn),結(jié)構(gòu)緊湊,噪音低,運(yùn)行穩(wěn)定性好,電機(jī)置于流道中,電機(jī)發(fā)熱通過水體帶走,冷卻效果好。同時(shí),機(jī)組預(yù)埋件少,安裝簡(jiǎn)單,可縮短安裝工期;運(yùn)行維護(hù)工作量小,設(shè)備控制相應(yīng)簡(jiǎn)單。

（2）方案二可充分利用已建自排出水箱涵和金結(jié)設(shè)備,相應(yīng)節(jié)省該項(xiàng)投資,同時(shí)可縮短施工周期。

（3）從三個(gè)方案的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看,方案二比方案一節(jié)省投資356.25萬元,比方案三節(jié)省投資115.91萬元。

綜上所述,方案二比方案一、方案三優(yōu)越,故推薦采用方案二。該方案為6臺(tái)1300ZDB-50型潛水軸流泵,配套異步電機(jī)型號(hào)為YQGN990-16。泵站結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 泵站結(jié)構(gòu)圖

3 前湖電排站的布置

南昌市前湖電排站位于沿江大堤紅角洲喻家村段,根據(jù)城市規(guī)劃,紅角洲地區(qū)是文教、科研、商住園區(qū)和休閑旅游渡假區(qū),將建成阿姆斯特丹水城,工程緊鄰儺文化公園和贛江市民公園。

前湖電排站根據(jù)潛水軸流泵的特點(diǎn),在機(jī)組混凝土井筒之間布置了自排和引水流道,并通過閘門控制,使自排閘與電排站有機(jī)結(jié)合,穿堤箱涵起到了抽排、自排和城市景觀換水三者合一的功能。泵站進(jìn)水流道為簸箕型,流道寬度2.99m,混凝土井筒內(nèi)徑1.8m。機(jī)組最小間距4.05m,自排閘底板高程14.4m,進(jìn)水流道底板高程12.20m。因流道寬度大于機(jī)組尺寸1.0m以上,且自排閘閘底位于流道上部,故泵站與自排閘采用交叉、平行、錯(cuò)層布置,即兩臺(tái)機(jī)組之間設(shè)自排閘為一組,共三組。機(jī)組井筒混凝土為自排閘閘墩,迎水面總寬31.73m。如采用泵站自排閘平行分段布置,則迎水面長(zhǎng)度達(dá)38.5m,現(xiàn)泵站與自排閘交叉、平行、錯(cuò)層布置,縮小前池及泵房段寬度6.77m,減少了工程投資和占地。總體布置效果圖見圖2。

圖2 總體布置效果圖

建筑物立面簡(jiǎn)潔明快,純凈透出“古典”與“現(xiàn)代”的品味。運(yùn)用紅瓦、面磚墻和白色的角線、柱式等歐式造型元素以及大片玻璃等材質(zhì),尤其是巧妙地將羅馬柱廊與水泵出口通氣孔及拍門起吊結(jié)合,形成了本工程的一道亮麗風(fēng)景,使建筑物更具歐式特色和園林式風(fēng)格,在國(guó)內(nèi)泵站工程中實(shí)屬首創(chuàng)。

實(shí)踐證明,綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建成后,經(jīng)過4年的運(yùn)行,不僅提高了泵站運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性,提高了工程抗災(zāi)能力,而且降低了運(yùn)行維護(hù)成本,社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益均非常明顯。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用,為南昌市水利建設(shè)現(xiàn)代化、信息化事業(yè)奠定了一個(gè)良好的基礎(chǔ),也為城市防汛信息系統(tǒng)的建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié) 語

前湖電排站根據(jù)工程所處位置,在水泵選型上突破了傳統(tǒng)思維的約束,通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好等諸多環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合比較后,選擇采用大型高壓潛水泵方案。通過采用一種新型交叉、平行、錯(cuò)層布置形式,不僅減少了工程投資和占地,使抽排、自排和城市景觀換水三者合為一體,達(dá)到了工程總體布局與周邊環(huán)境融為一體的良好水生態(tài)效果。在當(dāng)今城市排澇工程與城市現(xiàn)代化建設(shè)緊密結(jié)合的年代,潛水泵將越來越受到城市水利建設(shè)者的關(guān)注,前湖電排站的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),對(duì)城市建設(shè)景觀相協(xié)調(diào),提出了一些具體的對(duì)策,實(shí)現(xiàn)了人、水生態(tài)環(huán)境與城市的和諧發(fā)展,對(duì)建設(shè)山水城市、生態(tài)城市,提高南昌市城市品位,妥善處理城市排澇工程建設(shè)與城市建設(shè)發(fā)展的關(guān)系,發(fā)揮了及其重要的作用。工程經(jīng)過4年多的運(yùn)行,不僅安全、穩(wěn)定和可靠,而且降低了運(yùn)行維護(hù)成本,社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益均非常明顯。該工程在2009年榮獲江西省第十三次勘察設(shè)計(jì)“四優(yōu)”評(píng)選二等獎(jiǎng)。

[1]南昌市前湖電排站初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院.江西,2006

TH31

B

1008-1305（2011）01-0057-04

10.3969/j.issn.1008-1305.2011.01.019

陶柏強(qiáng)（1953年-）,男,工程師。

簡(jiǎn) 訊