2024-04-01
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在市政管网污水泵站运行过程中，污水中的垃圾较多，成分复杂。需要特别注意对污染物的拦截及水泵选型!。一般要求水泵具有较强抗堵塞能力，在使用过程中，污水内含有大量大颗粒和长纤维杂质，纵使采用抗堵塞能力较好的流道式叶轮仍然难以满足现场需求，故障频发，根据东莞市水生态五期第一标段项目统计，水泵卡死和烧毁现象频发，不但运维成本高而且堵塞影响污水排放，严重时会导致城市内涝。严重影响市容市貌及水环境安全。加之泵站常位于市区繁华地段，人流量大，电气设备防漏电十分重要。
1、工程概况
东莞市水生态五期第一标段工程-常平镇镇截污管网工程包括寒溪河东西部片区和广梅汕南北部片区，4个片区面积共计105 km，常住人口40.3x10人，该工程污水管道总长 131.525 km,主要管径为 DN400~ DN1200。共设计一体化污水提升泵站4座，泵站外壳采用玻璃钢材质，内部配套污水提升的相关水泵及管路。一体化泵站采用沉井施工，完成后采用吊装方式泵站内安装，
东莞市水生态五期第一标段位于东江南部泛洪区，主要河流包括寒溪河和石马河，工程所处的河口三角洲河涌密布。属于南亚热带海洋性季风气候。全镇降雨充沛，多年平均降水量1970mm。雨量常年集中在4-9月份，占全年降水量的 87.6%。为节约工程投资，减少管网平均埋深，城市污水管网一般设计提升泵站接力排水，在低洼地段污水难以排入污水处理厂，也需要设计提升泵站。近年来随着环境保护要求的提高泵站的稳定运行显得尤为重要，而泵站稳定运行的保证需要多种措施并用，设计主要是对各类垃圾的防治，避免堵塞污水管网及水泵，过程安装工作也要对质量安全细致考虑。东莞市水生态五期第一标段各泵站设备参数见表1。
2、减少水泵故障的设计措施
2.1 大体积类垃圾防治的设计措施城市污水管网[2]中大体积类垃圾主要有石块、砖头、木方等。此类垃圾对叶轮损伤大，且尺寸超过叶轮流道的较多，无法通过水泵排除。长期堆积将造成管道和泵站的堵塞，造成内涝。再者若垃圾进入泵站内，因泵站内机电设备较多，垃圾对水泵、管道和电缆的冲击较大，容易造成机电设备零部件的松脱断裂。泵站内机电管路复杂垃圾进入泵体后再清理也更困难。针对大体积类垃圾的防治主要靠在泵站入口增设沉淀!池及格栅方法防治，沉淀池的大小根据管网埋深和流量计算后适当选择，将垃圾收集在沉淀池后集中打捞。沉淀池垃圾的打捞可配套提篮格栅或传送皮带机。提篮格栅的优点是布局紧凑，设备较少，因此整体空间大小要求低、投资小，较适合城市征拆困难的地段，缺点是自动化程度低，人工劳力消耗大，效率低。传送皮带机的优点是自动化程度及效率较高。缺点是设备多，投资大，因此整体空间大小要求也较高，较适合城市征拆容易的地段。
在沉淀池的结构设计中，为了提高沉淀池的打捞效果及泵站检修的安全。在沉淀池人口加装检修闸门是较为有效的选择。加装检修闸门后可以使检修工作在静水工况下进行，检修时间较长，也可关闭闸门后，将沉淀池及泵站内污水排干。检修闸门的安装主要有迎水压和背水压2种。迎水压安装因水压的影响，将闸门推向底座，因此密封效果较好。背水压恰好相反将闸门推离底座，因此密封效果较差，且对底座的牢固性要求靠，需要采用预埋方式将底座现浇在混泥土中，整体性好，固定可靠。需要特别注意底座与闸门的安装精度，保证闸门封水效果。在沉淀池的出口需要安装格栅。格栅的安装需要注意网孔尺寸、材质和结构的强度。格栅孔网尺寸需要考虑后一级粉碎格栅功率、过流量及水泵流道的尺寸，格栅尺寸较小容易堵塞影响过流流量。经过工程实践，选用边长3cmx3cm的网孔运用效果较好。格材质和结构强度现场使用较多的是玻璃钢或者不锈钢，其中不锈钢格栅不建议采用网片冲孔的方式，采用不锈钢条或者钢棒焊接现场运用效果较好。
大体积类垃圾数量多、体积大，运维过程中需要加强巡查，及时清除，避免垃圾在沉淀池堆积过多后堵塞污水管网，工程实践中污水管网堵塞后空间狭窄极难清除，且清除时需要增加额外的污水倒排措施。
2.2 体积较小垃圾防治的设计措施
在东莞市水生态五期第一标段经过格栅后的垃圾，将进人粉碎格栅，粉粹格栅安装在沉淀池下游，泵站人口处，这样垃圾经过沉淀池除去大体积垃圾后，粉粹格栅的处理负担大大减小，因此粉碎电机功率可以大大降低，从而节约投资成本。经过粉碎后的垃圾也就能减少对泵站的冲击，
降低水泵堵塞频率，增加机电设备寿命。
为减少垃圾对粉碎格栅的堵塞卡死现象，工程实践中粉粹格栅设置电机正反转按钮能有效解决此故障，若有调件设置无人间断启动效果更好。2.3 长纤维类垃圾防治的设计措施
通过格栅孔后的垃圾经过粉粹格栅后仍然有大量长纤维类垃圾，此类垃圾因柔韧性强，粉粹格栅对长纤维类垃圾的处理能力很低，此类垃圾普遍较轻成悬浮状态存在于污水管网中，如塑料或布条，普遍柔韧性较强。工程实践表明即使使用切割泵也难以防治，此类垃圾的防治只能靠改善水泵结构来达到防治效果，在污水管网中应用最多的是流道式叶轮(从叶轮的人口到叶轮的出口是1个或2个弯曲的流道，较适用输送含有长纤维物质的污水，抗缠绕及防堵塞性能较好)，但在东莞市水生态五期第一标段工程应用实践中表明:水体垃圾进入水泵抗磨环(叶轮与泵壳之间的环型间隙)造成堵塞停泵情况较多，根据现场运维统计，雨季的堵塞频率达62b次。且每次堵塞均需吊车配合维修，导致运维成本较大。
东莞市水生态五期第一标段工程后期经过多次检修总结，现场制作工装，在水泵抗磨环迎水面加装阻挡装置，将原长纤维垃圾的流动轨迹全部引到叶轮流道，从而避免了抗磨环堵塞导致停泵。运维数据表明:加装阻挡装置的水泵堵塞频率从62b次变为3个月/次,大大降低了运维成本。由此可见城市污水管网中的大量长纤维类垃圾防治主要靠对泵的改进解决，较实用的是流道式叶轮[41，而流道式叶轮要特别注意抗磨环通道垃圾的防治，在抗磨环人口加装阻挡装置引导垃圾流向是较好的选择。
3、安装注意事项
3.1进场时安装的注意事项
1)安全就是效率，施工时做好交通疏解[s1污水管网泵站大部分在城区安装，城区人员密集车流量大，安装前需制定专项施工方案并取得交通管理部门的同意。交通疏解主要做好现场的围蔽、警示工作，在车流量大的路段安排专职安全员配合交通管理部分疏解周围交通，工期较长的做好标识引导，提前告知附近居民绕行。
2)设备进场与监理做好设备的验收工作，保障设备齐全完好。
3)在电缆通道转弯处，按规范保证电缆转弯半径外，需确保无尖锐杂物，避免划伤电缆，在东莞市水生态五期第一标段工程 -EPCI中，要特别注意对泵体电缆入口的保护，此部位下端有较长的电缆处于悬挂状态，加之泵站运行的震动，电缆人口处电缆极易损伤，需采取加胶垫防护。
4)吊装时。设备严格按安装的先后顺序吊装,避免设备在现场堆积、拥挤，影响工作进度。吊装穿过吊物孔时，空间狭窄，设备附带的水下电缆特别容易受损，因此吊装通道口需有专人配合做好设备防护工作，另外设备在空中经常因吊点两侧重量不平衡发生转动，需要人为干预限制，避免转动过多扭伤电缆。
5)回装完成运行前，需检查各处螺栓是否满足力矩要求、电机底座耦合到位、转向正确，止回阀活动正常，其他阀门处于开启状态。实践表面电机吊装导轨螺栓震动大，固定依附的平台容易变形。此处要细致检查。
6)由于泵站运行不免产生震动，电缆敷设!7需要留有一定余量。但是电缆留设过长，又容易卷人水泵。实践表明加长一个电机长度最合适(接线完成电缆最低点位于电机腰部)。
7)安装完成后，需检查确认玻璃钢外壳与沉井回填密实。若有空鼓及时灌浆，否则极容易引起内部设备变形，从而导致故障的发生。
3.2 运维期间安装的注意事项
1)检修工作开始前保证关闭电源开关，开关出线端接地避免电工意外合闸。人员进人泵站内有限空间需通风并对气体进行检测，气体成分指标符合安全要求后方可进人。人员需系好安全带，佩戴防毒口罩，下井作业期间再用风机压人式通风。有限空间外需有专人配合工作并观察有限空间内安全情况，发现异常及时处理或提示。
2)由于电机处于水下运行，水下后难以辨认转向，电机上检修完成下水前，需核对电缆相位确认转向正确，检查各处电缆有没有伤口或裂纹，检查各处密封是否完好，确保下水后带电部位的绝缘效果。
3)电气盘柜怕湿怕热，运维期间需做好防雨防晒及散热工作，可通过外部搭设雨棚，内部增加通风的方式解决，通风风机可根据季节调整相应启动数量。
4)盘柜电气元器件的防护。由于铜电缆容易受硫化氢气体腐蚀的特点，而一体化提升泵站又含有大量硫化氢气体，因此做好电缆孔的封堵隔断硫化氢扩散通道尤为重要，还能起到防鼠防昆虫的效果。
5)由于水泵电机与控制柜一般有一定距离、中间需要电缆接头连接。为减少电缆漏电威胁过往市民的安全，电缆绝缘要求高。因此泵站运行期间要定期疏通电缆通道，雨季要加大疏通频率，避免电缆长期泡水而漏电。
6)回装完成，泵站内常常受到污水干扰，水泵与出水管的耦合接口位于水下，难以观察，因此启动设备时需特别注意回装耦合质量，通过听声音是否异常、电缆是否因水泵启动发生扭转及出水情况等判断回装的耦合质量，发现异常及时断电检查。
7)检修匆忙时，现场时有忘记断电的情况，由于粉碎格栅经常带有无人间断启动功能，电机看似未转动，其实随时有启动的风险，因此检修期间尽量不要接触粉碎刀头，清理时采用钳子清理垃圾较为合适。
结束语
通过对东莞市水生态五期第一标段工程一体化提升泵站运行的研究总结，可以发现减少污水管网泵站故障需要系统考虑，多种措施配合。实践表明，一方面优化设计!8]上要对垃圾分级拦截，各功能部件搭配处理，能达到堵塞处理的效果。另一方面安装及运维检修时针对泵站结构特点，也有多种注意事项，提高安装质量，从而减少污水管网泵站故障。
文章来源：上海弘泱机械科技有限公司
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