关于水利泵站设计及其安全运行的研究

夏雷

（广州市宏涛水务勘测设计有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

随着我国水利工程的发展，现今已经在全国范围内建立了大型泵站，各个地区抵御风险的能力得到了大幅改善，而且我国水利泵站的应用模式已经从传统模式转变成为自动管理模式，其实现了对于泵站安全运行的实时监督。本文以广东某水利泵站的设计以及安全运行情况对泵站的设计流程和运行管理进行分析，以便能够实现对于泵站运行安全的管控。

1 水利工程泵站运行管理的问题

我国对于建立水利泵站具有较为丰富的经验，但是由于水利泵站的应用模式较为单一以及传统，导致其泵站的管理存在一定的问题，使得泵站运行处于不稳定的状态，以至于影响了水利泵站的运行。

1.1 设计存在缺陷

由于我国水利泵站的建设时期较早，一些泵站在建设时采用的技术较为落后，再加上建设资金的短缺导致泵站的建设无法达到国家水利工程的建设标准，以至于在泵站投入使用后，其泵站零部件出现损坏的概率较大，从而影响了泵站运行的安全性以及稳定性。在对泵站进行设计的过程中，一些设计人员基于对设计成本的考虑，导致在泵站设计时其出现了不合理性，使得泵站运行受到一定程度的影响。

1.2 缺乏完备的管理体系

我国水利泵站的运行存在重建设轻管理的问题，而且因为一些管理人员的素质较低，对于水利泵站管理缺乏经验，甚至一些泵站尚未建立完备的管理制度以及体系，于是导致泵站的管理效率较为低下。因为泵站在运行的过程中缺少必要的资金，导致其无法吸收到高素质的人才，以至于降低了泵站运行的管理水平。

1.3 操作技术水平较低

泵站的安全运行需要成熟的操作技术作为支撑，以便实现对于泵站自动化以及智能化的管理。但是由于部分泵站运行管理的水平相较于现代化的管理水平具有较大的差距，使得整个泵站机组的运行效果较差，以至于降低了水利泵站的运行稳定性。另外由于一些泵站的设备以及机组设备较为陈旧，使得泵站的操作受到一定程度的影响。

1.4 泵站运行不稳定

在对水利泵站进行建设的过程中，其主要采用的是钢窗结构，所以泵站在运行时极易受到雨水以及空气的腐蚀，一旦长时期地被使用，其就会出现损坏，降低了泵站系统运行的灵敏度[1]。另外泵站基础设备其损坏程度较高，致使其生产建设的要求无法得到满足，而且随着使用年限的增加导致泵站无法正常运行。

2 水利工程泵站设计

为了保证水利工程泵站的安全运行，在对其进行设计的过程中应当严格按照施工建设的流程和掌握工程设计的关键，以便提升水利工程泵站设计的合理性以及科学性，使得水利泵站的设计成果得到切实保证。

2.1 泵站布置

提水泵站（图1）其主要采用直接提水的方式，其需要利用引水管将存储于水库中的水直接提取出来，并在提取出水源后利用压力管将水直接运送至出水池当中，经由输水隧洞以及输水管道将水源运送至指定地点[2]。因此在设计泵站时要对其流量进行精确计算，以便能够完成上述流程。

图1 提水泵站

2.2 工程布置

本次泵站的建设位于重力坝后，因此在测定厂房的总轴线时一定要保证其与大坝平行，将二者的间距控制在33.1m 的范围之内。在布置泵站时需要将泵站布置在厂房左侧的位置，而将变电站布置在厂房右侧的位置，以便能够保证泵站与厂房相邻，使得水源能够经由进水压力管道实现引水[3]。在建设泵站时需要保证泵站的高程大约为295.3m，其引水管需要设置两根，待至其进入主厂房后，其水源能够直接汇入至出水总管当中，以免遇到挑流冲坑的情况。在布置压力钢管时，需要沿着河流的右岸设置两处转弯段，以便能够实现出口与出水池的连接。工程布置如图2 所示。

图2 工程布置

2.3 主厂房

对主厂房进行设计，其需要保证厂房的尺寸达到相应的要求，并且在设置泵站时，还应当在厂房内设置3 台卧式离心泵，并保证每台离心泵都有相配套的电机，以便保证泵站能够安全运行。同时在设置进水管以及出水管时应当将其中心线高程的距离设置为290.4m，并保证底板以及顶高程分别为276.5m 以及293.4m。厂房装备设置参数如表1 所示。在设计厂房的过程中还应当布置排架以及排架柱。另外需要在主厂房的左侧位置布置安装间，并为其机组设置相对应的安装以及检修场地选择与厂房相适应的起重设备，以便能够保证厂房的建设达到相应的建设标准。

表1 厂房装备设置参数

2.4 副厂房

副厂房需要布置在电站的左侧，而且在布置副厂房时应当采用与主厂房连通的方式，并基于副厂房建设的规格和尺寸，使其与底板高程具有一定的适配性。在布置副厂房时应当保证在副厂房内设置中心控制室、高低压配电室等，以便使得副厂房的布置能够满足泵站的功能性要求。

2.5 进水建筑

泵站的运行需要利用引水管（图3）以便能够实现水库的直接取水。本次泵站在设计过程中，总计采用两根压力钢管，一根的直径为80cm，而另一根的直径则需要达到84.5cm，并将两根压力钢管进行汇总，使其交汇在同一总管上与水泵进行连接。要想保证压力钢管能够处于正常的运行状态，应当保证水头设置为78.0m，并且要保证整根压力管道总共有7 处转角，其中需要包括水平转角以及竖向转角，并为其设置7 个镇墩。另外要想提升管道的抗冻性，需要在管道的顶部覆盖厚度大约为2m 的土，而为了保证管道能够顺利过河，需要将管道的埋设深度控制在0.3m 的范围之内，并基于河道的冲刷情况适当地增加管道的埋设深度。如果埋设的地势较为平缓，则需要在河道的底部铺设厚度大约为0.3m 的砂垫层，以便保证管道能够正常运行。

图3 泵站引水管

2.6 出水池

泵站的出水池（图4）需要建立在压力管道的末端，并且其还需要能够起到顺水流以及消能的作用，因此在设置出水池时，其长宽高不得小于6m×3m×2m，并且其出水口的高度需要控制在368.2m 左右。另外在水池上部需要设计预制盖板以及进人孔，以便能够为出水池的检修提供便利。要想降低冬季低温对于水池内水源的影响，需要在水池盖板上覆盖厚度大约为2m 的碎石土，以便达到保温的效果。

图4 出水池

3 水利工程泵站安全运行措施

如果要想保证水利泵站安全运行，除了要对其设计流程进行监管外，还应当在泵站安全运行的过程中对其运行进行监管，为其制定完备的管理制度，并与各部门进行协同合作，以便提升水利泵站运行的安全性以及稳定性。

3.1 加大水利泵站安全培训力度

在对水利泵站进行安全管理的过程中，需要依照相关的管理制度，基于各个管理岗位为泵站设置相对应的安全管理流程，以便使得水利泵站的安全管理工作顺利开展。在对水利泵站运行进行监管的过程中，需要对进出人员进行严格地审查，保证泵站的运行速率。作为泵站管理的工作人员要定期对泵站的设备以及启重工具进行定期审查，以便保证设备运行的稳定性。另外管理人员应当加强检查工作的力度，并对泵站的运行流程采用对应的监管模式，以免因人员的违规操作对泵站运行的安全性造成一定程度的影响，使得泵站的运行安全得到保障[4]。管理人员在对泵站进行监管的过程中，需要对机电设备以及保险装置进行检查，并为其提供相应的安全设施，使其设备的运行安全得到保障。工作人员还需要使用防护用品，并依照相应的安全操作流程对设备做好全面地检查，及时地发现设备的异常情况。

3.2 建立完备的水利泵站管理制度

保证水利泵站的安全运行需要提升对于水利泵站管理的力度，降低水利泵站运行中安全隐患发生的概率。对水利泵站的运行进行全方位地管理，为其制定全方位的规划和做好统筹管理工作，以便使得泵站各个环节都能得到监管。管理人员要加强对水利泵站各个机组以及交配电等设备的维修管理力度，尽可能延长设备使用的年限，以便能够依照设备运行的章程以及规则，对设备进行检查并及时地对机械设备故障采取对应的措施。另外管理部门还需要依照设备的运行情况完善设备检查制度，以便管理人员能够严格按照规范对设备进行检查，保证检查工作开展的有序性[5]。泵站运行系统要以满足用户需求为准则，以便提升泵站运行的经济性，实现对于各个设备的有效调度，保证其设备运行处于最佳状态。

3.3 各部门协同合作

水利泵站的运行涉及多个部门，因此要想保证水利泵站运行的安全性以及稳定性需要提升各个部门对于水资源调配的效率，并基于市场对于水利泵站运行的需求对水利泵站的运行进行分级管理，以便提升用水计划与水利泵站运行的适配性。作为水利泵站的管理部门要在水泵站运行的过程中引进先进的技术，时刻监测设备是否能够正常开启关闭，以便能够及时地发现建筑物中的位移和裂缝情况，做好止水以及加油措施使得水泵站的设备能够得到保养和管理[6]。另外对于进入水泵站的人员进行检查，严禁非工作人员进入施工场所，在管理过程中还应当保证其场所内部无杂物。如果在监察的过程中发现工作人员存在违规行为要依照规定对其进行严格处罚，以便为泵站的运行安全提供保障。

4 结语

总而言之，把控水利泵站的设计流程是保证水利泵站运行的基础，而采取严格的管理措施则是泵站运行安全的重要保证。所以作为泵站的管理人员应当对泵站中存在的问题进行分析，从不同维度对泵站的问题进行解决，以便能够保证泵站运行的安全性，同时作为管理单位要对管理泵站系统的人员进行培训，提升其技术水平以及理论知识水平，以便能够为水利泵站的安全运行提供保障，使得泵站运行的安全管理制度发挥切实的效用。