大型泵站排水系统安全优化与改造方案探讨与研究

鲁健 倪春 胡清廉

摘 要：大型泵站排水系统不仅是工程正常运转的技术措施，也是避免工程水淹等系列事故的关键措施，直接影响工程效益的正常发挥。因此，大型泵站排水系统的安全设计与管理尤为重要，对此，文章主要举例分析大型泵站排水系统安全优化与改造可行性，促使设备设施运行可靠，保障效益正常发挥。

关键词：泵站排水系统;排水安全设计;排水安全改造

由于大型泵站排水系统的设计与管理直接关系工程安全与正常运转，现今，我国大型泵站排水系统还面临着一些问题，导致工程排水系统故障，严重时会导致主厂房水淹、设备损毁等事故，整体改造由于埋设浇筑较难进行，部分改造，加之管理加强，后续工程安全设计，相对来说能够保障正常运转。本文主要以南水北调蔺家坝泵站工程作为示例，进行探讨。

1. 大型泵站排水系统安装现状

主电机、主水泵长期运行过程中，其水导轴承结构需水作为润滑剂，机组叶轮渗出水经排水管道进入廊道进行集水。机组冷却系统中，水作为冷却介质，对主电机、轴承冷却器、稀油站等设备进行冷却，几乎与整个排水管网相连，一般情况下排入流道内，除非闸阀存在故障，管理措施未到位的情况下，少量进入廊道。再者，地下电气设备除湿装置也排少量的水。若开展对主机组设备进行大修时，检修闸门落下，水泵流道内的水从检修排水系统中排出，亦可从廊道内渗漏排水系统中排除。但两者仅有闸阀相连，整个供排水系统是一个管网。

下面，就南水北调蔺家坝泵站供排水系统进行举例。

红色部分为技术供水系统，蓝色部分为检修排水系统，绿色部位为渗漏排水系统，整个系统利用黄色母管相连，排水功能的故障，主要围绕绿色部分，黑框即是本文提及的廊道，与其相连的控制闸阀，为红圈内301闸阀，一般情况下保持常闭状态，遇到其它系统故障，可辅助进行排水。

2. 存在问题

排水系统的故障一般分为三种：一排水口设置不合理，二排水管道止回阀失灵，三自动控制失灵。现场调研中发现，蔺家坝泵站等工程排水口低于下游常驻水位（31.5米）约1米，管口浇筑设置，类似的泗洪站等工程也为该情况。

一是首先要保证图中402类似的止回阀完好，403闸阀一般而言是常开状态，如果402止回阀在工作过程中出现故障，一定会发生401排水泵倒转现象，下游水顺着管路进入廊道。即使廊道内由液位变送器等装置通过PLC程序对于廊道水位进行控制，也会通过来回反复启动排水泵，不断打开关闭止回阀等错误工况引起设备故障而进一步扩大。

二是要保证渗漏排水自动化装置运行完好，目前大多数工程通过PLC进行控制排水，但是PLC系统在发生断电，例如工程正常倒闸操作、电力部门检修线路等情况下，容易导致PLC内程序丢失，无法实现控制作用。

上述情况存在于大部分泵站，根据现场调研，部分工程发生过类似问题，也进行了初步处理。

3. 技术对策优化与改造建议

从设计层面讲，基本问题要抬高排水口高度，大于工程最高水位，且做好扬程、管路损失计算，保证排水泵扬程及汽蚀满足要求。管口样式建议为弯头向下，防止雨水、杂物等进入。另外排水管路中，止回阀上游设置压力表或者压力变送器自动化装置，或者止回阀下游设置示流信号器、示窥镜等装置，可接入信号控制，亦可简便而言的增加运行人员的可视化管理。

另外宜采用多重保护措施，如：浮子开关直接由二次电气自动控制，水位传感器由泵站监控系统远程自动控制。离心排水泵，确保底阀止水可靠及补水措施完备。

这种设计的优点是，基本上从根本解决了任何情况下水流倒灌的现象，即使出现洪涝等异常灾害天气，也能通过特殊情况下应急响应值班，人员或者自动化进行控制。

红色圆圈即为压力表或者压力变送器等装置。红色方框为示流信号器或者示窥镜等装置。右侧视图为出水口模型。

从现有工程改造层面讲，因各个大型泵站工程排水系统的差异化，从设计层面难以解决问题，例如出水口管口浇筑在混凝土内部，提升管口难度大，这种类似情况下，可借鉴上述做法，在止回阀上做文章，要保证止回阀完好，通过上游水压监视或者下游水流监视，甚至改造止回阀为可视性止回阀，人员能够及时发现排水系统故障或者倒灌现象，及时得到处理。如果部分工程管口方面加高，固然是最优方式，必要时更换排水泵，保障扬程满足要求。

另外，大型泵站工程的廊道一般都设有液位变送器，通过水位上限位、下限位进行控制廊道水位的方式。但是PLC长期断电丢失程序的情况仍有发生，即便内设电池也未必满足长期情况。这种情况下，建议最好改为硬控制，不通过PLC进行控制，通过开关吸合而达到渗漏排水泵启动的效果。

4. 管理对策优化与改造建议

在泵站工程信息化的当天，基本可做到无线覆盖，这时，可适当对排水系统增加警示系统，设置通信装置，通过廊道水位变化情况的上下限，采取对值班电话传呼的方式，紧急提醒值班人员进行现场处理，避免事故发生。类似这种警示系统可应用与机组运行各个层面，改造相对简单。

另外，加强对管理人员的培训教育，认真对工程重点部位及风险点的安全措施进行宣贯和演练，保障每一位值班人员能够做到及时应对，应对有效。

此外，本文偏重于渗漏排水方面倒灌这方面的方案探讨与研究，管理人员应熟知整个供排水系统的工作原理和要点，熟练掌握每个操作的步骤，谨慎对待闸阀的关闭与开启，保障工程运行安全。

结束语：综上所述，在大型泵站工程中，排水系统尤为重要，它是整个供排水系统中的重点环节，牵一发而动全身，无论是设计、安装、管理等各个层面出现问题，都影响工程安全运行。因此，各未动工、已建成的各个水利工程，应以安全运行为纲，强化设备设施设计，落实施工安装质量，研究优化提升措施，严格人员管理行为，确保工程效益得到有效发挥，从而推进社会繁荣稳定。

参考文献：

[1]国务院南水北调工程建设委员会办公室.南水北调泵站工程管理规程 NSBD16-2012

[2]陈澎.泵站排水系统机械设备安装的质量控制措施探讨 2020，（36），160-161

（南水北調东线江苏水源有限责任公司徐州分公司，江苏 徐州221000）