排水泵站改造可行性研究

闫学鹏

（天津市排水管理事务中心机修所，天津 300070）

随着城市建设的不断加快，越来越多的雨水泵站和污水泵站老化问题日益严重，影响到它们汛期的使用。加快泵站改造步伐，使之适应社会发展需要是亟需解决的重要问题。在已改造泵站中，包括部分大型泵站在内，由于没有认真进行科学论证和可行性分析或论证方法不够正确，致使改造后的泵站没有达到预期经济和安全目的。甚至有的泵站改造后不久，又再次提出改造申请，给国家和地方经济造成很大损失。因此，认真总结泵站改造的经验教训，杜绝此类现象的再次发生，也是今后泵站改造需要注意的重要问题。

1 泵站改造的分析论证

1.1 泵站改造的分析

由于泵站自然老化严重，泵站能耗逐年升高，加上运行排水标准不断提高，泵站流量和可靠性无法得到满足。大量的调查研究和现场测试资料表明，泵站的实际技术性经济指标距离规范标准普遍甚远，导致泵站的安全事故隐患增多和效益面积逐年衰减。排水管理部门已经开始意识到泵站技术改造的重要性和急迫性，为了使泵站技术改造更加健康稳固发展，认真总结泵站改造的经验教训特别是泵站技术改造的主要经验和存在问题是十分必要的。泵站改造应遵循经济合理、安全可靠、技术先进、管理方便、美观实用的原则，综合考虑当前的条件和将来的经济发展，避免出现重复改造，充分利用原有设施并保证新老设施配合良好，科学处理工程施工与正常排水运用之间的矛盾，并在汛期之前完工。改造后的泵站应达到设计的功能及目标，处理好节约能源、适当增加流量、安全运行等之间的关系。水泵、电机、传动、管道、进出水池等任何一方面的参数改变都会引起其他参数的改变，进而影响泵站效率。如，泵站流量的增大可以提高排水标准，扩大收益范围，但流量的增加会增加管路损失，降低装置效率，增加能源消耗，增加运行成本。

1.2 泵站改造的论证

泵站作为排水的重要设施，在社会和经济发展中扮演着重要角色。国民经济和现代科学技术的发展特别是计算机和通信技术的发展，为提高泵站的现代化水平打下了坚实基础。但是，由于以往对使用性考虑不够，没有充分发挥其节能和保护的监控作用。随着时间的增加，泥沙淤积、水位变化、水质污染等问题给泵站改造带来了较大难度。因此，认真研究各种条件的变化，协调各方面利益和借鉴相应技术措施是非常必要的。审查泵站是否需要技术改造以及如何进行改造时，首先要根据泵站建成以来的实际运行情况和今后发展的要求，对泵站的进水池水位、扬程、流量、装置以及重要技术经济指标等进行复核，在取得充分资料的基础上论证泵站技术改造方案。

1.3 影响泵站改造的具体因素

对于计划改造的泵站，应首先对机组选型、传动方式、管道及管线布置是否合理进行分析复核，主要从以下几个方面进行考察：①水泵的设计扬程与泵站实际需要扬程；②水泵实际运行性能与水泵的样本提供的性能；③水泵汽蚀性能与水泵实际安装高度；④水泵性能指标与目前产品先进指标的差距；⑤水泵与动力机配套是否合理；⑥传动设备是否完善。

由于设备制造和安装质量的差异以及各泵站水流状态对装置工作性能的影响，根据通用资料分析确定的水泵工作点参数与实际运行情况会存在一定差别。为了准确掌握泵站的技术状态，改造前应现场测定水泵扬程、流量、功率、转数、效率以及振动等有关参数，以便正确研究和制定泵站改造方案和技术措施。泵站改造后，应通过验收来考察泵站的监测和监控、故障分析和处理、优化调度和运行情况，以达到经济、安全、节能、高效的目的。

另外，为了总结泵站设计经验、提高设计水平，需对泵站进行现场测试。泵站功率通常包括水泵轴功率和电动机输入功率，水泵轴功率可以在泵轴上测出扭距和转数后求得，也可通过测量电动机输入功率得到。功率测量法很多，水泵轴功率测量的常用方法有损耗分析法、扭距仪表法等。

2 泵站改造的可行性

2.1 泵站改造的技术性

泵站技术改造和其他工程项目一样，只有在技术上合理和经济上可行时才能实施。其中，技术上的合理性属于专业知识和技术问题的研究范畴，经济上的可行性需要根据该工程项目在一定时期内的经济效益进行评价分析。

对泵站技术改造而言，主要是根据泵站的具体情况和建设单位的实际需要，制定不同的改造方案。随后，分析各方案的投资和效益，在规定的年限内获得的效益大于投资，说明经济上是可行的。对于目标相同的各种改造方案来说，则是分析比较并选择相对的最优方案。需要说明的是，用经济比较的方法选择最优方案，仅仅是从经济角度考虑的，没有涉及工程的可靠性、先进性等问题。

随着社会经济的发展，一个地区通常都有增大泵站流量的要求，以达到提高排水标准或扩大受益范围的目的。增大水泵流量的方法很多，如增大水泵叶轮直径、增加水泵转速、加大叶片安装的角度、扩大管路直径、减少管路损失。但是，如果仅仅增大水泵流量而进出水管道或过水断面无法增大时，管道或流道内流速将会随之增大，不仅会增加管路损失，降低管路效率，还有可能在管道或流道内产生旋涡，引起水泵机组振动，影响泵站的可靠性。改造泵站首先应做好规划，论证其在地区规划中的必要性和可行性。泵站改造前，应收集与整理其运行资料和实际状况，对泵站枢纽土建工程、抽水装置、输变电系统及其配套设备等进行全面分析研究并做出评价，对泵站拍门、闸门、启闭机、进出水管道等老化状况及完好程度做出鉴定，对泵房、闸门、进水池和出水池等根据观测资料分析评估因地质情况造成的沉陷、裂缝、老化等问题，对泵站主电动机及配套设备根据技术资料、历年预防性试验记录分析确定设备的完好程度，按水泵的要求校核电动机功率是否合理。

2.2 泵站改造的安全性

泵站安全是泵站效益得到充分发挥的重要保障。泵站经过多年运行，机电设备和建筑物都有不同程度的老化和损害，将会影响泵站的正常运行，轻则停机检修更换零件，给运行管理带来麻烦，重则可能造成水泵、电机等重要设备损坏，甚至造成人员伤亡。长时间被迫停机，影响受益范围内的生产，造成地区性的经济损失。因此，泵站技术改造不仅要解决节约能源和降低运行成本的问题，还要把提高泵站安全可靠性作为改造的主要内容。只有在泵站安全运行得到保障的前提下，才能提高泵站效率，减少能量消耗，降低水费成本，提高经济效益。由于老化失修，电气设备经常出现故障，迫使水泵停止运行，从而影响泵站效益发挥，出现人身伤亡事故的几率更大。一旦事故发生，需要及时修复或更换，也会增加水泵的开支。水泵的安全最终反映在效益降低和费用增加方面，实际上也是一个经济问题。因此，对于安全无保障的泵站进行安全改造是十分必要的。

泵站管理包括维护管理和运行管理。其中，维护管理包括日常维护和大修理等，做好日常维护和大修工作，可以避免机组及电器设备出现重大事故，确保泵站安全生产；运行管理主要任务是在运行期间监视机组的运行参数并将参数调整到最优运行状态，减少水泵运行成本，因此泵站管理与经济和安全是密切相关的。

2.3 泵站改造的经济性

泵站运行成本包括电费、维修费、行政管理费。其中，电费所占比例最大，大致范围为50%～80%，因此降低泵站的能耗是减少运行费用、降低泵站水费成本的重要措施。对于一般的排水泵站而言，在改造前后泵站流量和净扬程不变的情况下，降低泵站能耗的主要措施是提高泵站效率。但是，若改造前后泵站流量扬程发生了变化，则降低泵站能耗不仅需要提高泵站效率，还要减少单位水量的能耗才能真正达到减少电费的目的。提高泵站效率必须根据现场测试数据，具体分析泵站各部分能量损失，找出主要矛盾，采取技术措施进行技术改造。如果水泵性能或泵站扬程发生变化，那么水泵流量扬程、轴功率和效率均会发生变化。而轴功率的变化又会引起传动装置功率和电动机负荷技术的变化，从而引起电动机效率变化。另外，水泵扬程的变化也会引起管路效率和进出水池效率变化。因此，在对电动机、传动装置、水泵、管路和进出水池等任何单项进行技术改造时，都必须考虑其对相关效率的影响。

泵站改造的经济目标包括扩大经济效益和降低经济成本，根据社会经济发展的需要，通过泵站技术改造，增加泵站流量，扩大排水范围，提高排水标准，促进地区经济进一步发展。扩大受益范围的主要途径是增加泵站流量，提高排水标准的主要途径是提高泵站扬程。泵站电费是泵站水费成本的主要部分，因此节约用电是降低泵站水费成本的主要途径。对于流量、扬程不变的泵站而言，提高泵站效益是降低能源消耗的主要措施。因此，为了节约能源，常常需要对能源消耗大的泵站进行改造。反映泵站能耗大小的指标主要有泵站装置效益、能源单耗和单位水量耗电量等。

3 结语

对已经改造好的泵站，必须全面检查已完工程的施工和安装质量是否符合设计要求、能否投入运行以及管理单位是否做好工程交接工作。改造工程与原有保留工程设备结合部位的施工和安装质量对泵站安全运行关系重大，因此在工程验收时应列出专项或专题进行审查评定。在今后的防汛工作中，泵站的工作效率直接影响到城市的发展，所以合理的泵站改造能够保障泵站可持续发展，提升城市人民的安全感和幸福感，使社会效益和经济效益最大化。