城市排水泵站運行優(yōu)化管理措施

摘要：城市排水泵站是基礎(chǔ)水利建設(shè)設(shè)施，關(guān)系到城市的正常用水，對于提高城市排水系統(tǒng)運行的安全性和可靠性有著重要的意義。本文從四個點闡述了城市排水泵站的運行控制方式，針對四個方面給出了城市排水泵站的優(yōu)化運行管理措施，為此類工程和工作人員提供了可參考的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：城市排水泵站;優(yōu)化運行管理;分析;管理措施

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長，城市化進(jìn)程進(jìn)一步加快，對水能的要求越來越高，泵站作為調(diào)控水資源的基礎(chǔ)設(shè)施，影響著城市水資源的管理。但是由于城市排水系統(tǒng)較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的泵站運行管理方式容易出現(xiàn)問題。所以如何優(yōu)化城市排水泵站的運行管理成為了人們關(guān)心的問題。下面就此進(jìn)行討論分析。

1"城市排水泵站的運行控制方式

1.1"葉片轉(zhuǎn)角調(diào)整

由于大型蝸殼式混流泵、導(dǎo)葉式混流泵與軸流泵都包含較大的輪轂，所以通常將其設(shè)計成可調(diào)控葉片的水泵，然后在輪轂內(nèi)設(shè)置操作機(jī)構(gòu)，利用葉片軸的移動代替操縱桿的上下轉(zhuǎn)動，并通過葉片角的改變來調(diào)整其性能曲線，此種調(diào)節(jié)方式便稱為變角調(diào)節(jié)。葉片轉(zhuǎn)角的不同便會引起不同的性能曲線，當(dāng)排水泵站運行至固定的檢修周期后，在檢修過程中依據(jù)泵站原有的具體運行狀況調(diào)整葉片角度，從而保證水泵適應(yīng)當(dāng)前泵站的排水環(huán)境。對于揚程過高或使用不當(dāng)?shù)谋谜荆凑諏嶋H工作情況，應(yīng)在依據(jù)工藝要求揚程的條件下對水泵的工況進(jìn)行重復(fù)審核，調(diào)整水泵的葉片轉(zhuǎn)角，從而提高水泵的運行性能。

1.2"恰當(dāng)數(shù)量的水泵組合

根據(jù)泵站工況的變化情況利用同型號或不同型號的多個水泵組合進(jìn)行并聯(lián)運行可有效改善泵站控制效果。此種控制方式要求泵站內(nèi)設(shè)置多臺水泵，且要大小組合搭配，其成本較高，通常在大型優(yōu)化調(diào)度研究水泵扎和供泵站監(jiān)控中應(yīng)用。

一般排水泵站設(shè)計流量的變化幅度較大，臺數(shù)宜多;灌溉泵站設(shè)計流量變化幅度較?。ū容^穩(wěn)定），臺數(shù)宜少;灌排結(jié)合泵站，既要滿足灌概要求，又要滿足排水要求。泵房離出水池較遠(yuǎn)的泵站，采用并聯(lián)出水管路時，臺數(shù)宜考慮并聯(lián)要求。對于高揚程多級泵站，各級泵站聯(lián)合運行時，水泵的流量應(yīng)協(xié)調(diào)一致，哪一級泵站均不應(yīng)有棄水或供水不足現(xiàn)象，故一級站的機(jī)組臺數(shù)應(yīng)多，末級泵站機(jī)組臺數(shù)宜少。另為適應(yīng)流量變化需要，可根據(jù)需要選配1-3臺小型調(diào)節(jié)機(jī)組。一般主泵臺數(shù)宜為3-9臺，另為保證泵站穩(wěn)定運行還應(yīng)考慮備用機(jī)組，備用機(jī)組數(shù)根據(jù)供水的重要性及年利用小時數(shù)和滿足機(jī)組正常檢修的要求確定。

1.3"水泵調(diào)速

水泵調(diào)速是指利用水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)整來提高水泵性能的一種控制方式，其能夠保證泵站的運行狀況與實際需要運行要求相一致，具有節(jié)省能耗、提高效率的優(yōu)點。此種方式筒切削葉輪一樣，都是利用水泵特性曲線的變化來適應(yīng)工作條件的變化，水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)控主要是依照不汽蝕、不阻水、高效等原則進(jìn)行調(diào)速范圍確定的。綜合分析各類因素及原則水泵調(diào)速運行的限制條件為：0.8n0≤n≤1.05n0;（其中n0是指水泵的設(shè)定轉(zhuǎn)速）。變頻調(diào)速方法是一種有效的節(jié)能手段，但由于其成本較高，在運用時應(yīng)當(dāng)開展節(jié)電計算。

水泵調(diào)速裝置內(nèi)部異步電動機(jī)的電源頻率與轉(zhuǎn)速有如下規(guī)律：

n=60f（1-s）/p

其中n是指異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速;f是指電源頻率;s是指異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率;p是指電動機(jī)的極對數(shù)。

根據(jù)以上公式，通過恰當(dāng)改變電動機(jī)的定子繞組電源頻率，就能有效改善電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速減緩時，其軸功率也會對應(yīng)降低，電動機(jī)的輸入功率也會減小，這是水泵調(diào)速節(jié)能的重要手段。為保證調(diào)速過程中電動機(jī)保持固定的最大轉(zhuǎn)矩，且同時維持電動機(jī)穩(wěn)定的磁通，需要對定子繞組電壓進(jìn)行合理的調(diào)整，而變頻調(diào)速器同時具有調(diào)壓與調(diào)頻兩種功能，其就是通過調(diào)整電壓的頻率來改善電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的。

1.4"閘閥調(diào)節(jié)

閘閥調(diào)節(jié)是指利用對水泵出口控制閥的開啟調(diào)節(jié)過程控制水泵的工況點，進(jìn)而滿足泵站的工作需求。若水泵時間的揚程比所需揚程高時，則通過調(diào)小出水閘閥來調(diào)整恒流狀態(tài)，從而減少沖擊負(fù)荷對凈水構(gòu)筑物的影響。閘閥調(diào)節(jié)方式的主要優(yōu)點就是簡單易行，成本較低，對于水位變幅較小的泵站非常適用。然而其在閘閥位置會消耗過多的能量，對于水位變幅過大的泵站不適用，此種情況下可以采用調(diào)速、換輪或水泵組合的方式進(jìn)行控制。

2"城市排水泵站的優(yōu)化運行管理措施

2.1"泵站的自動化控制

通常泵站的設(shè)備運行主要通過泵站的就地控制系統(tǒng)進(jìn)行直接控制，就地控制系統(tǒng)主要依據(jù)液位等泵站的工作狀況進(jìn)行控制。在實際運行中，監(jiān)控系統(tǒng)會將全方位的調(diào)控指令與運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖谜局?，其自動控制過程便以此作為自動控制得主要條件參數(shù)，從而配合監(jiān)控系統(tǒng)的流量控制過程。若能夠按照實際運行環(huán)境的改變，利用計算機(jī)控制算法對泵站進(jìn)行實時的調(diào)控，那將會使泵站的運行效率大幅度提高。

計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)既能保護(hù)與控制泵站主機(jī)與變壓器等主要設(shè)備，還能控制調(diào)整對應(yīng)的輔助設(shè)備，并處理接受水情數(shù)據(jù)，利用主控室內(nèi)的數(shù)據(jù)分析、顯示、處理等功能實現(xiàn)現(xiàn)場分散保護(hù)與控制。泵站自動化控制要以泵站的實際運行要求與工作條件為基礎(chǔ)，避免由于控制系統(tǒng)的閑置與維護(hù)缺乏而造成資源的浪費與設(shè)備的老化。泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由計算測量與攝像、通信平臺、監(jiān)控中心、泵站遠(yuǎn)程測控終端等設(shè)備構(gòu)成，其具有報警、數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲、遠(yuǎn)程控制、信息查詢等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對泵站及其設(shè)備的遠(yuǎn)程操控，進(jìn)而有利于降低人員勞動強(qiáng)度與工作量。

2.2"改善進(jìn)出水池效率

泵站進(jìn)出水池的水流條件直接影響著進(jìn)出水池與泵站的工作效率。為保證進(jìn)出水池的效率，需要重新改造不恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)出水池;對于新建的泵站，若其進(jìn)出水池、前池的尺寸與形狀等不符合標(biāo)準(zhǔn)，則容易造成池內(nèi)出現(xiàn)回流、漩渦等問題，繼而影響水泵的正常工作。通常污水管主要用來處理生活廢水與污水等，若進(jìn)水池的面積過小、擴(kuò)散段較窄、擴(kuò)散角較大等，水流由進(jìn)水管流入到前池后突然進(jìn)行擴(kuò)散，便很容易形成漩渦、回流等異常水流狀態(tài)，偏離水泵通道進(jìn)口所需的水流均勻、平順等條件要求;同時還可能引起泥沙堆積問題，影響水池及水泵效率。

開展水池清挖的具體措施：

（1）測量分析進(jìn)水池的位置及淤積量，根據(jù)水池概況制定恰當(dāng)?shù)氖┕し桨概c安全措施計劃;

（2）測定池內(nèi)氣體成分及含量，在符合安全標(biāo)準(zhǔn)后將泵站閥門關(guān)閉，對水池進(jìn)行抽水，待水位滿足作業(yè)要求后再次進(jìn)行氣體測量，

（3）施工人員在穿戴好隔離式供壓縮空氣防護(hù)衣后，從內(nèi)到外對水池進(jìn)行清挖，由距離出泥口最遠(yuǎn)的位置開始進(jìn)行清挖，淤泥要完全清理到泥斗車上;

（4）各施工人員在池內(nèi)的工作時間應(yīng)不高于1h，采取多班組輪換進(jìn)行施工方式。

2.3"減小無功損耗，改善泵站用電功率因數(shù)

通常泵站的電耗量較高，其無功損耗量也相對較高。無功功率一方面會引發(fā)設(shè)備發(fā)熱、加劇線損，另一方面減小的功率因數(shù)會降低電網(wǎng)的有功功率，增加線路的無功電能消耗。功率因數(shù)的大小直接影響著設(shè)備與配電線路的供電性能及功率損耗。

利用無功功率設(shè)備的恰當(dāng)配置可有效改善系統(tǒng)的功率因數(shù)，提高泵站的節(jié)能效率。具體實施時應(yīng)根據(jù)泵站條件，將自動跟蹤補(bǔ)償系統(tǒng)安裝子泵站變電站的無功補(bǔ)償設(shè)備上，完成無功功率的就地平衡，從而提高站內(nèi)功率因數(shù)值;在檢修設(shè)備時，要更換老化的自動補(bǔ)償控制器與電容器，確保功率因數(shù)值不低于0.9;定期檢查無功功率設(shè)備的工作狀況，重點檢測電容控制開關(guān)、功率因數(shù)控制器與電容器等設(shè)備，對于故障問題要及時檢修，以減少由設(shè)備故障引起的功率因數(shù)值下降問題。

2.4"做好配套土建設(shè)施

（1）將專用通氣立管設(shè)置在污水泵站的集水池附近，盡量使臭氣向高空排放，以降低環(huán)境影響;

（2）增建敞開式集水池鋼筋混凝土蓋板，根據(jù)預(yù)定尺寸設(shè)置水泵起吊孔，并盡量采用玻璃鋼板蓋板和鍍鋅鋼格板;

（3）為改善進(jìn)出水池的進(jìn)水流態(tài)，應(yīng)在集水池底部安裝壓水板與導(dǎo)流墩等整流設(shè)施。

3"結(jié)語

綜上所述，城市排水泵站的優(yōu)化管理質(zhì)量影響著城市水資源的管理和調(diào)度，直接關(guān)系著城市排水系統(tǒng)運行的安全性與可靠性，所以，泵站工作人員要積極探索排水泵站優(yōu)化管理措施，不斷總結(jié)關(guān)于優(yōu)化城市排水泵站的運行管理經(jīng)驗，努力提高城市排水泵站工作效率與質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁澤遠(yuǎn).淺談城市排水泵站的設(shè)備管理[J].科教文匯（上半月）.2012，06（10）：61-62.

[2]蘇戈鋒.泵站水泵的調(diào)節(jié)方式及節(jié)能控制研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011，05（35）：57-58.