太浦河泵站基坑滲漏排水集水井漫水險(xiǎn)情的處置與思考

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(diǎn)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(tái)，配套1600kW電機(jī)6臺(tái)，設(shè)計(jì)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(gè)，有效容積22.08m3，兩個(gè)集水井之間通過管道相互連通，每個(gè)集水井配備一臺(tái)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(hào)器自動(dòng)控制，集水井內(nèi)設(shè)浮球式和超聲波水位信號(hào)器各一套，水位信號(hào)與泵站計(jì)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(xiǎn)情發(fā)生

2022年12月23日清晨，運(yùn)行人員值班手機(jī)響起，來電顯示“泵站集水井超水位報(bào)警”，運(yùn)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(yùn)行人員第一時(shí)間上報(bào)請(qǐng)求支援，通過集水井上方的觀察平臺(tái)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(tái)臨時(shí)排水泵抽排積水，但水位仍然呈上漲趨勢(shì)；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(shí)排水泵的抽排下也逐漸下降，基坑滲漏排水集水井漫水險(xiǎn)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(rùn)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(shí)，滲漏排水泵不啟動(dòng)；當(dāng)集水井內(nèi)水位達(dá)到工作泵啟動(dòng)水位時(shí)，水位信號(hào)器自動(dòng)控制啟動(dòng)工作泵；當(dāng)集水井內(nèi)水位達(dá)到備用泵啟動(dòng)水位時(shí)，水位信號(hào)器自動(dòng)控制接通備用泵并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。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(rùn)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(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)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(hào)器的控制下，長(zhǎng)期進(jìn)行短時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)使止回閥內(nèi)部蓋板的連接螺栓松動(dòng)，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(shí)，大股翻滾水流倒灌后，集水井內(nèi)水位信號(hào)器浮球開關(guān)受到擾動(dòng)而失靈。事后技術(shù)人員查看滲漏排水泵運(yùn)行記錄發(fā)現(xiàn)，當(dāng)天凌晨滲漏排水泵自動(dòng)開啟過一段時(shí)間后就再無啟動(dòng)，這也驗(yàn)證了上述結(jié)論。

運(yùn)行人員值班手機(jī)收到來電顯示“泵站集水井超水位報(bào)警”的電話，是因?yàn)檫\(yùn)行人員事前在集水井內(nèi)部安裝了多功能水位云報(bào)警器，該裝置由云報(bào)警器和高音喇叭組成，當(dāng)集水井內(nèi)超水位時(shí)，不銹鋼水位探頭接通，高音喇叭響起，同時(shí)云報(bào)警器自動(dòng)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(bào)警器

圖6 云報(bào)警器實(shí)物圖

5 故障處置

5.1 更換止回閥流程

因原設(shè)計(jì)排水管路無伸縮節(jié)，運(yùn)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(shí)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(hào)器

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

5.3 重新布置多功能云報(bào)警裝置

由于原有的集水井多功能云報(bào)警裝置在此次故障中已被積水淹沒，無再利用價(jià)值，故重新布置多功能云報(bào)警裝置，測(cè)試正常后投入運(yùn)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(jì)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(yùn)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(huì)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(jì)排水管路無伸縮節(jié)，滲漏排水泵運(yùn)行過程中管路和閥件振動(dòng)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(yùn)行時(shí)給管道和閥件帶來的振動(dòng)，又能在閥件更換時(shí)提供足夠的伸縮間隙。

6.3 優(yōu)化多功能水位云報(bào)警器信號(hào)采集方式

由于原有多功能水位云報(bào)警器是通過兩個(gè)不銹鋼水位探頭采集集水井超水位信號(hào)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(cè)，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(hào)的靈敏度。為此，運(yùn)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(chǎng)合)接線并聯(lián)的方式來采集集水井超水位信號(hào)。采用并聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是只要其中一個(gè)探頭采集到超水位信號(hào)就可以及時(shí)啟動(dòng)滲漏排水泵進(jìn)行排水，使采集信號(hào)更加靈敏、可靠和穩(wěn)定。經(jīng)測(cè)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(bào)警器參數(shù)設(shè)置

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

6.5 增加排水泵與檢修蝶閥聯(lián)鎖運(yùn)行

將檢修蝶閥更換為檢修電磁閥，同時(shí)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(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖，即滲漏排水泵啟動(dòng)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(yùn)行

隨著報(bào)警器、水位信號(hào)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(yùn)行人員應(yīng)定期對(duì)滲漏排水泵進(jìn)行試運(yùn)行，以確保智能化設(shè)備運(yùn)行可靠。

6.7 定期開展設(shè)備等級(jí)評(píng)定

對(duì)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(duì)管路及閘閥開展設(shè)備等級(jí)評(píng)定，檢測(cè)不同部位鋼結(jié)構(gòu)厚度，以確定銹蝕程度。對(duì)于各類閘閥，應(yīng)拆開檢查內(nèi)部結(jié)構(gòu)；對(duì)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(shí)，及時(shí)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(duì)井底進(jìn)行清淤，保證排水通道暢通。

7 結(jié) 語(yǔ)

大型泵站工程集水井或廊道排水系統(tǒng)管理過程中，運(yùn)行人員在巡視時(shí)常常將焦點(diǎn)放在滲漏排水泵的運(yùn)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(duì)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(dòng)控制系統(tǒng)的檢查。集水井或廊道排水系統(tǒng)經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)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(dòng)可能導(dǎo)致蓋板和焊點(diǎn)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(xiǎn)情的處置經(jīng)驗(yàn)及建議，可為國(guó)內(nèi)大型泵站工程管理者提供警示與借鑒。