排水泵站调度（精选7篇）
排水泵站调度 篇1
摘要：随着我国城市规模的提升, 排水需求量的加大, 使得城市原有的排水系统管理模式已经不能够对城市的排水需求进行满足。在此情况下, 急需能够对城市排水系统进行积极的创新。在本文中, 将就城市排水泵站调度系统管理模式进行一定的研究与分析。
关键词：城市排水泵站,调度系统,管理模式
0 引言
随着城市建设和经济发展, 城市规模不断扩大, 新的市政设施不断建成并投入使用。城市排水系统在设施能力范围内要保证旱季污水不入河, 雨季不淹水, 平时还要保持城市河道景观水位, 所以日常排水和雨季防汛任务十分繁重。但目前城市排水调度管理尚缺乏可靠的自动化手段, 而且排水泵站一般分布较为广泛, 站点也较分散, 绝大多数泵站基本上还是采集人工测报水位、流量、机泵运行等运行参数, 靠电话来下达调度命令和人工开停机等相对落后的方式进行运行和管理, 这使得排水调度管理工作比较被动, 很难做到调度的科学性、及时性。这种落后的运行管理方式越来越不能适应社会和科学技术发展的需要, 为了在城市防汛指挥和日常排水调度管理工作过程中能及时、准确、可靠地掌握水清、雨情、工情信息, 科学、及时、准确地调度排水泵站设施, 减少和避免内涝灾害, 确保城市安全度汛, 保障人们正常的生活、工作秩序, 建立完整的网络化、信息化城市排水调度管理系统, 加快实现城市排水泵站的自动化运行, 对提高市政设施管理水平, 节约成本和有效利用资源都有深远的意义。
1 城市排水行业发展需求
在城市市政建设中, 排水系统是非常重要的一项内容, 承担着城市排水防涝的任务。近年来, 我国的城市化建设获得了较大的发展, 无论是经济还是规模都得到了较大的提升, 这种情况的存在, 也对城市排水系统提出了较高的需求。而在我国很多城市中, 其现有的排水系统还处于较为落后的状态, 且以财政全额或差额拨款的方式进行管理。在这种情况下, 其在实际运行上也存在着缺乏风险意识、缺乏市场意识的情况, 并因自动化监控程度较低而使实际工作效果不能够满足需求。同时, 随着我国基础设施逐步开放, 国外部分知名的排水企业也纷纷进入到国内, 并以此对我国本土排水企业产生了非常强势的冲击, 使其面临到非常严峻的生存危机, 为了能够保持我国排水行业的健康发展, 就需要能够对现有的排水模式进行积极的创新。
2 采用广域网络优化调度管理系统的必要性
随着我国社会水平的提升, 我国城市、工业建设都得到了非常迅速的发展。与此相对应的, 我国的排水系统管理模式还较为落后, 并因此对城市的进一步发展产生了较大的制约。在此种情况下, 如何能够对原有运行模式进行优化、在对城市排水系统管理进行创新、加强的基础上保证城市排水系统能够以更为文明、安全的方式进行, 则成为现今城市排水企业必须引起重视的一项问题。目前, 城市排水管理模式主要存在着以下问题:
2.1 管理效率较低
在现今城市化进程、行业特征飞速推进的情况下, 城市泵站以及排水管线的数量也在不断增加, 在城市的四处都具有排水泵站。而在对数据进行采集时, 还更多的是依靠人工记录、抄表等方式进行, 而缺少一套高效、科学的手段对这部分数据非常庞大的资源进行收集与分析, 并因此使整个系统管理水平处于较低状态的基础上使管理效率存在着低下的情况。以西安为例, 市内现有泵站40余座泵站站点, 人工成本占运行成本达到52.9%, 人工成本占比非常高, 不仅对于职工来说其工作强度非常高, 也会使该项工作的开展成本居高不下。
2.2 运行数据采集滞后
在传统运行管理模式中, 主要是由不同泵站值班人员根据现场情况以及设备运行参数对排水系统的运行方式进行确定, 而不同泵站值班人员在将本站点设备运行数据进行上报之后, 才能够由中央控制室在获取全部数据的基础上对整个排水系统进行全面的调度。从这里我们可以看到, 在这种管理模式中, 存在着较为严重的信息滞后现象, 很可能以此使调度出现滞后, 进而引发污水满溢甚至是城市排水安全事故。不仅对城市排水系统的安全运行是一种隐患, 也不能对城市人民的安全作出保障。
2.3 职工意识淡薄
我国现有的排水行业主要从上世纪80年代初开始兴起, 在实际建设、管理方式上主要是由政府统一进行建设, 并以事业单位全额或差额拨款方式进行管理。在这种运行机制以及管理方式下, 排水行业在工作开展的过程中很少对工作运行效益以及运行成本进行考虑, 职工也缺少竞争、风险以及市场意识。而在技术层面, 大部分职工的技术也已经很难满足现今城市排水泵站建设的技术要求。
可以说, 上述情况的存在, 都对我国城市排水系统管理工作的开展产生了较大的影响与阻碍, 急需通过一套具有广域、网络特征的先进调度管理系统建设实现排水工作的高效运行。
3 广域网络优化调度管理系统
3.1 总体设计
广域网络优化调度管理系统是一种在数字通讯、自动化、网络控制技术应用的基础上通过规范管理等现代化管理手段的结合应用所形成的一种以运行现场、中央控制室以及排污管网为主体的具有数字化特征的网络排水系统监控平台。在该平台中, 其以泵站管理标准化为发展目标, 以“无人值守、有人巡视”为管理原则, 在大大降低城市排水管理工作人力占比的基础上使排水单位从之前的劳动密集型产业逐渐向着技术型产业进行转变, 在实现管理科学化、工作标准化、运行自动化、环境园林化、职工技能化的基础上更进一步提升城市排水泵站管理水平。其中, “无人值守、有人巡视”是一种非常具有创新性的城市排水系统管理模式, 其是以新建设的广域网络优化调度管理系统为基础, 在对排水泵站设备实现自动化控制的基础上实现泵站现场的自动、手动控制以及中央控制室的远程控制。再配以城市排污管网、中央控制室以及运行现场三者共同形成的数字化排水监控体系建设在该体系中实现排水系统管理数据、图像以及语音的三位一体。通过该项功能能够对城市排水系统自动报警、综合调度以及实时监控需求在良好实现的基础上, 将原有排水管理人工值班的方式转变为以系统中央控制室为主、以较少工作人员巡视为辅的现代化排水系统管理模式。
3.2 系统框架及软件构成
3.2.1 系统框架
在广域网络优化调度模式中, 对于排水系统实际运行过程中的液位情况、供电情况、运行图、故障报警信息、通讯状况、泵机工况、图像以及控制参数设置等功能都通过广域网络优化调度系统以综合调度、实时监控以及远程控制等方式进行实现, 而主要控制核心则由PLC模块负责调度与操作。系统主体架构如图1所示。
3.2.2 软件构成
软件方面, 该系统以SQL Sever6.0作为本系统的数据库软件, 通过其所具有的强大数据服务功能以及数据管理功能更好的对泵站运行数据的查询、存储、分析统计、数据浏览以及报表打印等功能进行实现。
3.3 管理内容
基于排水专业广域网络优化调度管理系统中的GIS应用软件, 以城市基础地形图为基础, 以排水管网数据为核心, 紧密结合排水管网管理需求, 实现可视化、排水泵站管理和重现期分析等功能, 为排水单位的科学管理提供有力支撑。具体的管理调度内容如图2所示。
3.4 实施流程
3.4.1 运行信息自动采集
在广域网络优化调度管理系统中, 其在运行过程中会根据城市泵站实际运行情况以及排水工作管理需求以实时、自动的方式对不同工况点的通讯情况、供电参数、安全信息以及工艺参数等进行采集, 且能够在此过程中对重点位置的泵站进行重点、更高层级的监控。
3.4.2 多种控制方式并用
在广域网络优化调度管理系统中, 其具有很多种控制方式, 能够在不同工况情况下实现受控设备可靠、安全的运行:第一, 现场手动控制方式。在该种控制方式中, 系统现场操作人员能够根据实际工作需求通过触摸屏、现场开关等设备的操作实现对现场设备的开、关、停等控制, 该方式主要应用在特殊情况以及设备检修情况下的操作需求;第二, 全自动控制方式。在系统中, PLC控制器通过不同类型变送器的传输, 则能够以对现场控制设备的状态信息以及仪表设备参数进行实时的采集, 保证信息采集的及时性以及精确性。同时, 其还能够根据实际操作需求实现顺序控制、联锁控制、故障报警、过程控制以及设备的开、关、停等操作;第三, 远程控制方式。在该种方式中, 则由系统中央控制室直接对泵站现场设备进行远程操作, 而当中央控制系统同系统PLC控制模块中断连接时, PLC控制模块则会自动将控制方式从远程控制转变为本地自动控制, 以此保证泵站控制系统能够在无人值守情况下得以稳定地运行。
3.4.3 人力优化配置
在对广域网络优化调度管理系统建设之后, 则能够对排水系统管理“无人值守, 有人巡视”的模式进行良好的实现, 并以此使更多的工作人员从之前的泵站值班工作中得到了解放。在此情况下, 企业则可以通过内部用人机制改革、内部分配方式的应用逐步实现企业不同管理工作的升级优化, 如组建养护分公司, 加强管网的巡视力量, 增加管线、窨井的日常巡查、维护盲区管理;加强监控力量, 增加监屏、遥控、调度、事故应急处理人员;扩大营业监察队伍, 工作涉及到排水用户流量计校验、及时查处违规排放、阻止偷排和漏排等。以此从多个领域、方向更好地提升排水工作服务水平。
4 广域网络优化调度管理系统在西安市政排水专业的应用
西安现有泵站40余座泵站站点, 设备自动化控制水平低, 大部分泵站设备需要人工操控, 人工成本在泵站运行总成本中的占比很高。目前, 在南门、朝阳门、西门等泵站引入广域网络优化调度管理系统, 真正实现了监管控一体化的调度模式。系统自建成投入运行后, 提升了单位的运营效率, 实现泵站设备运行状态一目了然, 预警信息及时准确, 中心调度人员对泵站工作人员的工作状态及泵站设施的现场情况实时掌握。不仅解决了管线的整体调度问题, 还能及时应对突发事件, 提升管理效率的同时, 最大限度降低了风险, 确保系统安全运行。
具体来讲, 经过广域网络优化调度管理系统以及新排水管理模式的应用, 获得了非常显著的工作优化效果:①城市配套功能进一步增强。通过管理模式的转变, 也对单位的精细化管理带来了积极的促进作用, 并以此使整个城市的截污率以及环境保护能力得到提升。②排水专业综合竞争力得到提高。通过项目的实施, 排水泵站技术含量能够大幅度提升, 在行业改革和市场竞争中更具核心竞争力。在转变模式之后, 污水管网覆盖面以及排污能力也能得到较大提高, 能能够更大限度的促进行业减轻政府财政支出。③劳动成本大大减少。在传统管理模式中, 以城市50座泵站站点、每个站点4名值班人员计算, 就需要200名值班人员。而在模式创新后, 则能够使所有的泵站都实现无人化管理模式。通过该种转变的实现, 仅劳动成本一项, 每年就能够节约近790万元的生产成本, 同时, 随着城市未来建设规模的不断加大和泵站管理区域的扩大, 该经济效益也会更加明显。
5 结论
城市排水是现今城市发展、建设过程中非常重要的一个环节, 也是非常艰巨的一项任务, 需要我们能够对该项工作引起充分的重视。在上文中, 我们对城市排水泵站调度系统管理新模式进行了一定的研究, 经过实践表明, 该系统不仅能提高排水泵站设备的自动化控制水平, 减少运行人员的工作量, 大大降低人力成本, 而且应用效果十分显著。建议将本系统进一步推广应用到城市排水泵站的管理调度专业中, 以提高整个给排水行业的管理调度水平。
参考文献
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排水泵站的节能设计经验 篇2
1 对排水泵站的总体布局进行分析
在平面布局中常规排水泵站主体结构都是前面窄，后面宽的形式，整体呈现出扩散情况。具体而言其依照沿水流的方向进行建设，构成部分依次是进水闸门井，格栅井，水流扩散段，集水池，出水池，这种结构保证了泵站的水利条件，对于其地面的建筑结构而言，主要包括格栅间，水泵间，变配电间，控制室，值班室。在建筑中根据工程特点的不同，有些建筑结合实际需求可以不建设，或者不单独建设，而是和其他建筑物合并建设，虽然采取这种措施，但是泵站附近的绿化面积也减少了很多，长期下去不利于城市的发展建设。除此之外，该工程还会受到工艺特点的制约，不能保证建筑风格可以和附近的环境协调统一。针对这一问题，有关技术人员提出了全地下式泵站的设计理念，就是在设计过程中，不仅能保证泵站的水力布局，保证其实际的功能作用，对其主体结构要用空间分层的设计方案，将所有地上建筑都挪到地下。除此之外送风口和排风口也必须在地面建设。就目前的技术水平而言，还不能实现无人值班，因此还要留有一个人员通道，工作人员进入地下进行排水操作，完成工作后，就可以从这个通道中出入。有些情况较为特殊，需要在地面上建立值班控制室，但是要求其面积不能超过50m2。
这种全地下式泵站的地下结构设计更为复杂，为了保证安全性和功能性，设计布局要满足以下几点：（1）建设完成后，泵站必须保证进水和出水的顺畅性，一般会设计为正向进水正向出水避免配水的不均匀性。（2）不同专业的设备都布置在各自的设备室内，避免一个设备室放置多种设备，避免不同设备之间的干扰。（3）建设格栅间时必须是独立的，同时为了安全起见，应该也建立独立的疏散楼梯。由于地下空气潮湿，而且污染严重，因此都是腐蚀性臭味，电气设备间，以及其他独立工作间都不能和气连接，如果连接，长期下去里面的设备都会受到影响。
2 对核心设备的分析
2.1 对使用的水泵分析
在当期的排水泵站设计中，可以选择的水泵有干式水泵和潜水泵，对于干式水泵而言，其电机都安装在专用的设备平台上，不仅工作效率高，而且节约电源，除此之外，当后期维修中，检修操作方便，如果将这种水泵使用在全地下式泵站，其还存在一些缺点，例如其电机在工作中会产生大量的热量，由于地下空间相对比较封闭，因此就不能有效的把热量散发出去，也就增加了通风降温成本，除此之外，设备的故障率也增加很多。结合以往的工作经验，如果潜水泵质量不是太好，使用寿命在2～3年左右，除此之外，很多泵站维修人员都没有维修的能力，如果需要维修，也必须返厂维修，这就存在一定的安全隐患，如果正处于汛期，潜水泵出现故障，那么泵站就不能正常运行。为了保证泵站的安全性，降低电机的故障率，提高水泵的使用寿命，当企业资金允许时，还是建议购买先进的进口潜水泵，例如KSB水泵，或是ITT水泵，都是很好的选择。
2.2 对闸门的选择分析
很多泵站出于工作安全的考虑，在设计中有很多要求，例如把进水闸门的启闭机平台设置于地下，在地上留有吊装洞口。如果进行这样的设计，那么设计人员要考察是否有足够的空间和高度，除此之外，启闭机在运行时，需要操作螺杆，要留有足够的上行空间。因为闸门等设备都长期工作在地下，而地下潮湿，还有很严重的腐蚀性，为了保证闸门启闭功能，一定要使用耐腐蚀材质的启闭机。
2.3 对除臭系统的设计分析
对于全地下式排水泵站，由于地下都是城市的污水管道，空气非常潮湿，而且腐蚀性严重，进而产生了严重的臭味，为了提高工作人员的工作环境，尽最大可能降低这些腐蚀性气体对设备的腐蚀，必须安装除臭系统。目前在市政工程中还没有统一的规范可供参考，很多设计院都是在不断的实践中积累经验，总结出设计除臭系统的原则是将臭气源封闭，收集集中处理，使臭气不外逸。针对这一目标，设置一个抽风口在格栅洞口周围，这样整个地下环境就形成了微负压，从而有效的把产生的臭气都收集到一起，然后通过设备输送到除臭系统中进行处理。结合实际操作经验，一般设置的除臭换气次数为1小时2～4次。就目前而言，有效的除臭设备有生物除臭设备，还有离子除臭设备。由于离子除臭设备运行费用低，而且除臭效果很稳定，因此使用较多。
3 结语
通过以上分析不难发现，排水泵站的设计工作较为复杂，在设计过程中需要考虑很多问题，而且在地下设计泵站时，其实际情况就更为复杂，因此要有针对性的措施进行处理，通过不断的在实践中经验，提高这方面的技术水平。
摘要：随着我国科学技术不断的发展,人民生活水平的提高,现代化建设步伐的加快,城市的排水量也开始增大,为了推进现代化城市的发展,下文结合排水泵站的节能设计经验,以期探讨交流。就以全地下式排水泵站为例,该泵站不仅占地面积小,而且在绿化工作中的效率很高,不会影响到附近的生态环境,科学进行排水泵站的设计,可以提高整个城市的排水效率。
关键词：排水泵站,节能设计经验
参考文献
矿区排水泵站监测系统的实现 篇3
1 系统结构及功能
该系统由现场仪表、分布式IO、可编程控制器PLC (Programma ble Logic Controller) 和监测主机4部分组成。系统结构如图1所示。该系统中现场仪表用来采集泵站的供电电压、运行电流、功率因数、电能消耗、管道流量等数据;PLC通过分布式I/O获取安装在泵站设备上传感器的数据, 实现对泵站设备状态 (如泵电机绕组温度、泵体轴承温度、泵运行状态、管道压力、水池水位等) 的实时监测;监控主机通过现场总线连接PLC和现场仪表, 获取实时监测数据, 由操作人员依据监测数据判断设备运行状态和泵站的设备的停止与运行。
2 监测系统硬件配置
采用监测主机配合PLC和仪表的方法构成排水泵站监测系统, 上位机可以实现对站内所有设备信息的测量与监视。排水泵站监测系统硬件配置表如表1所示。
监测系统的核心是操作间的监测主机、PLC柜和安装在泵房内的分布式IO箱。为减少现场线缆的敷设, 系统采用现场总线型测控系统, 即控制器采用现场总线与分布式IO交换数据。PLC柜内部由1个CPU模块、1个16路数字量输入模块、1个16路数字量输出模块、2个电源模块和信号继电器等附件组成;分布式IO箱内部由1个分布式IO子站, 2个模拟量输入模块、电源模块组成。本系统的PLC的CPU选用西门子S7-300系列的315-2DP模块, 该CPU具有一个MPI接口和一个PROFIBUS接口[2]。监测主机通过MPI总线与PLC交换数据, PLC通过PROFIBUS与分布式IO交换数据。
系统在排水泵站工况与泵状态监测方面, 采用三相电能表监测泵站内各个泵的电能消耗、电机的电压、电流、功率和功率因数等信息;采用磁吸式及内嵌式铂电阻温度传感器采集泵轴的温度、电机绕组温度和电机轴温度;采用超声波流量计监测各个泵的出水流量;采用扩散硅型压力变送器采集泵前压力与泵后压力;采用超声波液位计测量蓄水池的液位高度;采用信号继电器检测泵的启、停和故障状态。
在信号抗干扰方面, 系统所有一次仪表信号线均使用屏蔽铜芯线缆, 并与动力电缆分开敷设, 确保信号线屏蔽层接地良好;电能表和流量计分别采用独立的RS485总线与监控主机通讯, 并使用屏蔽铜芯通讯线缆敷设;在仪表使用前均采用设置软件设定好各个仪表的通讯地址、波特率、量程等信息;PLC柜体内接地端子的接地电阻控制在4欧姆以内;各个分布式IO的地址在使用前对应软件中的地址进行拔码。
3 监测系统软件设计
3.1 PLC程序设计
由西门子公司的SIMATIC MANAGER是为S7-300和S7-400系列PLC开发的编程软件, 它可在软件上完成系统的硬件组态和软件编程, 同时还可以设定PLC与PC的通讯接口。图2所示为在SIMATIC MANAGER软件中对PLC进行硬件组态, 即主机架、分布式IO机架中的模块选型, 分布式IO的地址分配, 模块的地址分配, 模块输入类型的选择。本系统PLC的程序设计, 采用梯型图的编程, 如图3所示。
3.2 上位机监测程序设计
监测主机选的操作系统选用Windows XP Professional。监控组态软件选用北京亚控科技发展有限公司开发的组态软件——组态王King View6.55。组态王King View6.55不仅功能强大、运行稳定、使用方便的特点, 还具有曲线、报表及web发布等功能;同时还支持1000多个厂家近4000种设备, 包括主流PLC、变频器、仪表、特殊模块、板卡及电力、楼宇等协议等[3]。
为满足对排水泵站状态的实时监测和泵站运行数据的记录, 本监测系统可以实时观察泵站内的运行状态信息, 在软件上每10秒扫描一次各种状态数据;在状态数据的显示上, 提供图形和文本显示方式;在状态数据的记录上, 采用以每小时记录一次数据的形式生成日报表, 以每6个小时记录一次数据的形式生成的周报表, 以12个小时记录一次数据的形式生成月报表, 所有报表采用Excel形式存储在报表目录中, 并采用日期与报表类型相结合的命名方式, 便于报表的查询与打印;对故障信号、越限报警进行实时记录和声音提示, 提高故障的处理的响应速度, 并为生产事故的追诉提供的数据支持。
4 结语
通过采用监测主机与PLC相结合的方式构建矿区排水泵站监测系统, 实现了对矿区排水泵站运行状况的实时监视和状态数据的记录, 通讯数据的可靠传输, 监测软件实时显示泵站各个设备运行状态。监测系统在实际运行中取得了良好效果, 便于管理, 减少现场工人的劳动强度, 提高了生产效率, 获得了较好的效果。
摘要：该文介绍了矿区排水泵站监控系统的实现.对系统的结构、硬件和软年设计、系统功能和集成作了介绍。该系统已应用于鞍钢集团大孤山铁矿厂, 具有实时、安全、可靠、运行稳定等特点。
关键词：排水泵站,监控系统
参考文献
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[2]孙振强.可编程控制器原理及应用教程[M].北京:清华大学出版社, 2005.
排水泵站电控系统分析研究 篇4
1.1 一般电控系统
1.2 半自动电控系统
1.3 全自动电控系统
2 电控系统原理图
3 泵站电控系统日常使用及维护
3.1 安全注意事项。
3.1.1电控柜必须可靠接地。
3.1.2电控柜必须与所控制的电泵相匹配。
3.1.3不允许在有易燃、易爆物的环境中使用, 同时不能在高湿度及有腐蚀性气体的环境中使用。
3.1.4严禁在没有切断电源的情况下, 对电控柜、电缆线、电气元器件等进行维护、保养及维修操作。
3.1.5电控柜一旦发生故障, 必须迅速切断电源, 由专业人员进行维护, 维修, 非专业人员不能操作电控柜。
3.2 日常使用保养
3.2.1 电控柜接线。
a、在电控柜的输入电源接线端上标有相应的输入三相电源接线标志 (A、B、C) , 在此接上相应的三相电源线, 在中线 (N) 标志接线处接电源中线, 在接地装置的接线处金额、接上接地线并保证可靠接地。b、在电控柜的电机接线端上标有响应的U、V、W或U1、V1、W1、U2、V2、W2标志, 将电泵的动力电缆线接到相应的接线处上。如电控柜上仅有U、V、W标志, 而电泵的动力电缆线两根标有U1、V1、W1、U2、V2、W2时, 其接线方法一般为U1、V2接到U上, V1、W2接到V上, W1、U2接到W上, 该接线为电机“△”接线方式。如电控柜上仅U、V、W标志, 而电泵的动力电缆线有两根或两根以上, 且接线标志上均为U、V、W时, 其接线方法应为将所有U标志线接到U上, 所有V标志线接到V上, 所有W标志线接到W上, 电泵电缆线上所有接地标志线接到接地装置上。c、在电控柜内有一排控制电缆接线排, 上面标有相应的接线标志;如K1、K2、K3、K4等, 将控制电缆线的响应标志线接到相应的接线排上。d、如电控柜配有水位控制或其它自动控制元件时, 根据该电控柜的原理图, 将相应的控制元件的引接线, 接到电控柜内相应的接线排 (接线柱) 上。f、在当接线遇到困难时, 可以向泰州泰丰泵业有限公司咨询。严禁非专业人员进行接线操作。g、所有接线必须连接接触良好, 紧固件拧紧无松动现象。当电泵第一次通电运行2小时后, 需切断电源, 将主回路与控制回路上的螺母等紧固件再次紧固, 以消除由于热、胀而造成的松动。
3.2.2 保养及注意事项
a、安装时, 应仔细校核铭牌所列各项数据是否合要求。按照随机文件中的电气原理图正确地将水泵的动力电缆线、保护控制信号线、电源线与电控柜连接 (在切断电源的情况下进行) 。b、特别注意自耦降压起动方式不能频繁启起动。自耦变压器一次起动时间不得超过15秒, 一分钟之内不得连续起动两次。连续三次起动时间不能小于10分钟, 每小时起动次数影小于12次。其它起动方式一般也不超过12次/每小时, 连续与频繁启停产生的冲击电流会影响电泵与电控柜的使用寿命。c、投入运行前要测试电网电压与功率因数是否符合要求, 检查使用环境是否符合要求, 严禁在有腐蚀性气体及易燃、易爆环境中使用。电控柜外壳应安全可靠接地, 并且需经常维护保养, 以防螺丝松动或灰尘污染, 影响使用, 影响安全。非户外型电控柜严禁户外安装使用。d、电泵在较长的时间的停止使用后再次运行前须检查电泵冷态绝缘电阻, 不低于5M (各相线之间地线间的电阻值) , 加热带控制电缆线其对地绝缘电阻应≥1.0M。f、软启动及变频控制的电控柜, 必须将电泵的动力线脱离控制柜后, 方可用兆欧表检查电机的绝缘电阻。否则会造成控制柜器件的损坏。g、不允许用兆欧表检查电泵控制电缆的K1、K2之间的阻值, 否则会造成热敏电阻的器件损坏, 也不允许用兆欧表检查WSK板的特性。h、电泵在运行期间 (如每天使用或近期常运行) 电控柜, 如不切断总电源电控柜使电泵的加热带在电泵停机后仍带电工作, 必须注意安全防止触电。如电泵长期不用, 电控柜必须切断电源。i、电泵控制柜在运行过程中如发现异常 (如电流异常、噪音异常、振动异常) 应迅速切断电源, 如因各种故障使控制柜自动保护动作, 必须先切断电源, 再分析与排除故障, 需排除故障后方可重新启动。j、检修电泵或控制柜, 必须切断控制柜电源。k、因故掉电后, 必须切断控制柜电源。检查故障原因后, 方可重新上电。l、新安装柜或经维修后的电控柜首次使用前以及每次保养均必须检查各处的紧固螺栓、螺钉是否拧紧, 各导线的接头处是否又松动现象, 固件、导线是否有脱落、松动现象。电控柜使用停机后, 应切断电源, 检查电气元件与导体是否又异常发热, 再次对各处的导体连接接头处的紧固件进行检查与拧紧。m、电控柜必须每半年检查、保养一次, 在使用频繁、环境恶劣及重要的工作适用场所必须适当增加检查频次, 用户应自行编制本产品的相关维护保养制度。n、电控柜电流整定值, 应保证电泵在正常状态能启动、运行, 不发生误动作 (一般为电泵额定电流至1.1倍额定电流之间) , 在发生过载运行其电流大于1.2倍额定电流或发生短路时应能可靠保护。
3.3 运输与存放
3.3.1运输时应摆放平稳并固定, 不可堆放。
3.3.2不得倒置, 倾翻及三级以上震动、颠簸和装卸冲击。
3.3.3不得随意拆卸电控柜。
立交雨水排水及泵站设计相关分析 篇5
一般道路立交分为:道路与道路立交及道路与铁路立交两大类。道路立交若按结构形式主要分为上跨式和下挖式两种, 下挖式又称为路堑式立交, 下层路面最低点标高一般低于附近地面高程3 m～6 m。本文主要讨论路堑式道路立交的排水及泵站设计。
1 立交排水水量的计算
一般雨水量计算公式为:Q=φ×F×q。其中, φ为路面雨水径流系数, φ=0.7～0.9;F为汇流面积, hm2;q为暴雨强度, L/ (s·hm2) 。
1.1 流域面积的划分
在道路设计及施工过程中应尽量避免过多的将周边支路直接接入路堑部分, 或者支路在接入干路之前设置反坡, 防止立交范围以外的客水流入立交低点。同时将挡墙顶加高, 高出地面0.3 m～0.5 m。以某实际工程为例, 具体做法见图1。
另外由于国家没有相应的规范控制道路支线接入道路路堑这部分设计, 所以立交泵站排水设计过程中应对这部分支路未知水量有充分的估计, 并应对业主和道路设计提出相关的建议。
1.2 路堑段与周边排水设计标准的关系
一般道路路堑部分排水设计标准1年～3年 (重要地区甚至会有更高的标准, 如5年、10年、20年、50年) , 高于周边道路排水设计标准。如果新设计道路路堑的周边地区为已建成区, 则会出现泵站与周边排水标准不一致。在国家规范中由于没有对这方面参数进行规定, 所以假使这个地区遭遇超过现状管线排水标准的降雨或排水管线稍有淤积, 就会引起周边地区雨水通过路面快速涌入道路路堑, 致使路堑地段水量急剧增加, 导致积水。由于这种积水水位增加较快, 容易形成灾害, 危及路上行驶车辆和人员的安全。为避免此类情况的发生, 一般在周边排水管设计中考虑将现状排水管道的管径加大, 使得周边排水管线标准与泵站排水标准同级或小一级。
1.3 道路路堑段排水收集方式
对于道路路堑段排水除采用常规雨水管线排水方式以外, 还可以采用混凝土边沟排水方式。边沟坡度与道路坡度相同, 一般可以设置在道路两侧的人行步道内。由于道路纵坡是逐渐变化的, 所以计算边沟的断面尺寸时应保证坡底缓坡段排水流量的要求。同时应兼顾道路缘石铺设的美观, 尽量减少边沟断面的种类, 方便施工。以某堑式立交为例, 具体做法见图2。
1.4 道路路堑段雨水口的设置
雨水口的布置直接影响到是否能及时有效的将道路立交低点的雨水收集排入雨水泵站。根据各地经验及国家排水规范, 对丘陵地区、立交道路引道等, 当道路纵坡大于0.02时, 因纵坡大于横坡时, 雨水流入雨水口少, 故沿途可少设或不设雨水口。坡段较短 (一般在300 m以内) 时, 往往在道路低点处集中收水, 较为经济合理。若坡段较长, 一般经验在道路低点两侧的纵坡较缓时, 可适当布置雨水口。雨水口深度不宜大于1 m。雨水口深度指雨水口井盖至连接管管底的距离, 不包括沉泥槽深度。
2 立交雨水泵站设计
2.1 立交雨水泵站的组成
一般分为:格栅间、集水池、泵房间、出水井、变配电间、附属生活用房 (机修间) 等。
以某泵站为例, 立交雨水泵站的组成见图3。
2.2 格栅间
集水池前设置格栅是用以截留大块的悬浮或漂浮的污物, 以保护水泵叶轮和管配件, 避免堵塞或磨损, 保证水泵正常运行。
一般立交雨水泵站的格栅间为开敞式设计, 且与集水池合建。另外依照室外排水设计规范, 位于居民区和重要地段的泵站, 其格栅井及污水敞开部分, 应设置臭气收集和处理装置。
2.3 集水池
集水池有效容积的计算水深, 是指集水池最高水位与最低水位之间的有效水深。集水池有效容积的计算范围, 除集水池本身外, 可以向上游推算到格栅部位。为了泵站正常运行, 集水池的贮水部分必须有适当的有效容积。集水池的设计最高水位与设计最低水位之间的容积为有效容积。
2.4 泵房间
对于立交排水标准要求高的地区或排水范围比较大, 雨水设计流量变化大时, 设计时可配置不同规格的水泵, 大小搭配;也可采用变频调速装置或叶片可调式水泵。
由于雨水泵的特征是流量大、扬程低、吸水能力小, 设计一般考虑采用自灌式泵站, 最好应采用防曝电机和变配电控制设备。重要路段、重要场所的雨水泵站, 最好增设一台可以抽升易燃、易爆、腐蚀性液体的水泵, 并设计监测设备和单独的出水管路, 使用专用车辆运输排放, 不得未经处理直接排入下水管道。
2.5 出水井
出水井一般设计为半开敞式或开敞式的渠道, 主要是避免密闭式的出水渠道在水泵骤停或启动时对下游排水管道的冲击, 同时保护出水管道上设置的止回阀或闸阀等防倒流设施, 避免对水泵、电机和管路的破坏, 延长设备使用寿命。敞开式出水井的井口高度, 应满足水体最高水位时开泵形成的高水位, 或水泵骤停时水位上升的高度, 敞开部分应有安全防护措施。如果出水压力井的盖板必须密封, 所受压力由计算确定。
3 结论及建议
立交排水设计的好坏, 取决于相当多的因素, 但同时也体现了一个国家生产力发展和管理的水平。由于泵站所起的特殊作用和地位, 各国都很重视。我们还需要更多更深入的考察、了解、研究和学习, 加大投入, 脚踏实地地做好工作, 才能使我国有能力迎接国外的竞争和挑战。
参考文献
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[5]丘传忻.泵站[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.
排水泵站计算机监控系统 篇6
关键词：排水泵,监控系统
一、泵站工情概述
海甸岛排水泵站位于海甸岛一西路9号, 该泵站主要用于附近地区的防洪排涝和污水排放。
泵站设施为城市防洪排涝和和引水排灌起到关键作用。随着我国经济建设的快速发展, 对水利设施和水环境提出了更高的要求。城市防汛排涝、城镇水环境、深水井群和排水设施均面临着采用现代信息化技术来进一步提升设施的要求。实现排水、挡潮、排涝、引水等泵站自动化监控和集中调度管理, 实时采集各种水情、工情数据是信息化建设的基础。
二、系统目的
通过对泵站的有序控制, 将泵站运行的设备、电力、水位等实时信息采集到中控室, 进行远程监控;并在局域网内计算机上进行浏览, 使得管理人员对泵站操作情况做到有的放矢。
监控的参数有:
电力参数:电力参数:如电力设备电压、电流、功率因数。
排水泵参数:运行状态、过载状态、泵的启动、停止等。
水量信息:水位、流量、累计流量等。
门禁系统:用于加强泵站的自动安全防范和控制管理。
视频:摄像设备监控泵站水位和设施的安全防盗。
三、系统结构
1. 排水泵站计算机监控系统结构
泵站自动化系统由计算机监控系统、视频系统、大屏幕电视系统、地理信息系统以及网络通讯系统组成, 主要实现对水泵机组、水闸、配电系统、进出水池、直流系统、消防系统、技术供水系统、液压系统及其它泵站运行重要部位与关键对象、参数进行有效监视、监测, 并做到必要数据、图像、指令的上传和接收。
系统架构图如下:
2. 排水泵站计算机监控系统功能
通过组态软件实现对泵站庞大的现场数据高性能的数据采集与监视, 以实时的水情 (以水文总站的水文水质监测系统的数据为主要依据) 、雨情 (就近的雨量观测站, 加载降雨产流模型进行计算) 、工情 (水闸泵站自动监测系统提供的闸门、水泵、电机、电源信息) 为决策的主要依据, 同时综合其他系统信息 (如排水的信息系统、水资源普查的地理信息系统等) 并结合最新或预报的气象信息, 在专家系统的作用下生成不同操作控制下的模拟运行结果, 以确定最佳的防汛和引清调水方案, 并以形象直观的WEB方式显示出来;
由于泵站监控设备有些已有, 所以在充分利用现有设备前提下, 进行控制改造, 实现水泵的控制, 达到节约目的。
系统采用三层网络结构分别实现系统的采集和控制以及显示记录等功能:
采用此网络结构, 可以实现办公网与生产控制网络的隔离, 避免病毒从办公网传到生产网中来, 并可实现数据的共享, 办公管理人员可以通过IE浏览器直接访问实时数据。
(1) PLC监控系统:使用SIEMENS S7-200系列PLC, 实现对各排水泵站内机组的参数采集、运算和控制。中心监控系统可以通过与PLC的通讯连接, 根据设定的水位参数闭环调节各水泵的启停操作, 可以很方便直观地满足运行人员的需要。
(2) 数据监控中心系统:实现数据的远程显示、数据处理、统计、存储管理和运算控制。通过报表统计功能记录每天每月每年的机组运行时间, 同时编程计算出日月年的累计排水量, 并计算出站内的抽水效率, 为站内的工作人员提供一个很有价值的参考数据。结合GIS地理信息系统并辅以水位、水质、闸位、河道槽蓄容量、流量、引排水量、防汛墙高度、区域积水深度等三维空间参数, 充分利用完整的实时数据库和报警事件数据库中数据, 基于所存储的历史数据方便的进行分析统计、事故分析和追忆, 实现大型泵站设施的智能化运行。
(3) 局域网办公浏览系统:实现实时数据的网络浏览系统。
站内的几个主要组成部分通过网络连接和串口通讯方式实现了各个系统的有机组合, 并将各单元数据信息集中反映到中控室的微机监控系统的工控机之中, 从而实现了对站内各个系统参数的监测和监控功能, 真正使值班运行人员达到了一目了然的效果, 很好地满足了实际应用的需要。
四、系统功能
1. 数据的采集
通过泵站各个现场采集单元和智能装置, 依据各个不同的通讯规约, 通过网络和RS232通讯线将站内的数据实时地反映到计算机监控界面, 再通过计算机在将各主要的电气量和站内状态直观地反映到模拟屏上。
排水泵站计算机监控系统数据采集:
2. 统计和计算功能
海甸岛排水泵站专门负责海甸岛附近城区的排水, 对于排水量需要一个准确的数据, 系统通过本身具有的报表统计功能记录每天每月每年的机组运行时间, 同时通过软件编程计算出日月年的累计排水量, 并计算出站内的抽水效率, 为站内的工作人员提供一个很有价值的参考数据。
3. 控制功能
海甸岛排水泵站计算机监控系统可以在微机上实现机组的开停机的自动控制, 以及现地PLC控制单元的自动保护控制, 主工控机将站内的各控制单元有机的结合, 极大减轻了工作人员的劳动强度。
4. 水位控制调节
中国灌溉排水泵站的发展与展望 篇7
1.1发展历程
中国灌溉排水泵站的发展,概括起来大致经历了以下6个阶段。
(1)起步阶段。新中国建立初期的三年国民经济恢复期和第一个五年计划(1953-1957年)时期为灌溉排水泵站发展的起步阶段。该阶段的工作重点是推广改良人力、畜力水车。其中,东部经济基础较好的部分省、市通过学习借鉴原苏联经验, 在国内率先建成了一批中小型泵站。这些泵站大多带有试点性质,所配套的动力多采用锅驼机、煤汽机或柴油机,采用电动机作动力的只占总数的1/6~1/5。到本阶段末,全国机电灌溉排水工程动力保有量达到40万kW。
(2)稳步发展阶段。第二个五年计划(1958-1962年)和随之而来的三年国民经济调整时期为灌溉排水泵站的稳步发展阶段。该阶段人民公社化、农村集体经济的迅猛发展和农机工业的兴起,为灌溉排水泵站的快速发展提供了有利条件。该阶段不但在全国范围内兴建了一大批中、小型机电灌溉排水泵站,而且在1963年我国建成第一座大型灌溉排水泵站———江都一站后,长江中下游的江苏、湖北、湖南和黄河上中游的山西、陕西等省陆续兴建了一批大型泵站;在福建、湖南、四川等水力资源丰富的地区兴建了一批我国特有的水轮泵站,引起了国际同行的广泛关注。到该阶段末,全国灌溉排水泵站动力保有量约200多万kW。技术落后、使用不便的锅驼机、煤汽机逐步从泵站中淘汰,代表先进技术的电力灌溉排水泵站逐步发展到占总保有量的1/2,但是,由于设计、施工不规范,资金、设备、 技术支持得不到保障,给以后的管理工作带来了很多麻烦。
(3)快速发展阶段。十年文化大革命(1966-1976年)以及随后的两年为灌溉排水泵站的快速发展阶段。该阶段在“农业上纲要”等口号的号召下,全国兴起了大修水利的热潮,一大批大中型灌溉排水泵站相继建成并投入使用。到该阶段末,全国灌溉排水泵站数量达41万处,动力保有量达1 500万kW,其中电力灌溉排水泵站约占80%左右。这一阶段的特点是泵站工程建设速度快、规模大,但是,这些工程因为设备选型不配套、施工质量不可靠,建设之初就形成了“先天不足”,重建轻管又引起“后天失调”,导致工程整体效益长期得不到有效发挥。
(4)调整整顿阶段。党的十一届三中全会(1978年末)以后到20世纪90年代初为灌溉排水泵站的调整整顿阶段。在这一阶段,由于受农村实行的家庭联产承包责任制改革的影响, 我国的泵站工程建设速度有所放缓。工作重点也作了相应的调整。在该阶段,除了新建少数重点大中型泵站工程外,工作重点以抓管理和技术改造为主。到该阶段末,全国灌溉排水泵站总数约46万座,动力保有量约2 000万kW。
(5)管理体制改革及更新改造起步阶段。20世纪90年代中期至2008年为灌溉排水泵站的管理体制改革及更新改造起步阶段。在这一阶段的初期,由于投资力度小,我国的泵站工程建设基本处于停滞状态,各地只能开展以简单修复为手段、 以能维持泵站开机运行为最低要求的技术改造工作。由于改造速度跟不上老化速度,泵站老化问题日益严重,直到1998年我国遭遇特大洪水和严重干旱,导致重大灾害损失后,泵站问题得到了中央及各级地方政府的高度重视,各地普遍加快了泵站改造和建设速度。2000年水利部颁布了《泵站技术管理规程》(SL 255-2000),2002年国务院颁布了关于《水利工程管理体制改革实施意见》(国办发[2002]45号文),拉开了包括灌溉排水泵站在内的水利工程管理体制改革的序幕,促进了泵站管理水平的提高。2005年中央1号文件首次提出“更新改造老化机电设备,完善灌溉排水体系”,2006年中央启动了中部湖北、 湖南、江西和安徽等省的大型排涝泵站更新改造工作,带动了各地泵站的建设和改造工作,使泵站管理朝着良性运行的方向迈进。
(6)灌溉排水泵站更新改造及规范管理阶段。2009年至今乃至今后一段时期为灌溉排水泵站更新改造及规范管理阶段。 在本阶段,制修订发布了 《泵站更新改造技术规范》(GB/T 50510-2009)、《泵站技术管理规程》(GB/T 30948-2014)等10项国家及行业标准,各级政府及管理部门泵站高度重视泵站运行管理工作,泵站运行管理及维修养护经费逐步得到落实,有效地规范和提高了泵站工程建设与运行管理水平。为贯彻落实2011年中央1号关于“实施大中型灌溉排水泵站更新改造, 加强重点涝区治理,完善灌溉排水体系”的精神,在中部四省大型排涝泵站更新改造项目投资已基本下达完毕的基础上,启动实施了全国大型灌溉排水泵站更新更新改造工作,在全国大中型灌区节水改造、小农水重点县建设、高效节水灌溉示范县建设等项目中,也安排了部分资金用于中小型灌溉排水泵站建设及更新改造,极大地促进了各地灌溉排水泵站的建设和改造工作,使我国灌溉排水泵站事业朝着现代化的方向发展。
1.2建设规模与成就
(1)建设规模。中国泵站建设的特点是发展速度快、类型多、规模大、范围广,已建成的大面积排灌泵站地区有长江三角洲、洞庭湖地区、江汉平原、珠江三角洲及西北的高原灌区等。 我国中型泵站的建设起步于20世纪50年代中期,而大型泵站的建设则始于20世纪60年代初期。为了适应跨流域调水和大范围内排洪除涝的需要,我国于1961年开始在江苏兴建我国第一座大型泵站- 江都一站,之后的50多年中,特别在20世纪70~80年代期间,江苏、湖北、湖南、广东、安徽、山东、山西、甘肃、陕西、宁夏、河北、辽宁等省市相继兴建了一大批大中型泵站。据最新的中国水利发展统计公报统计,目前中国已建成固定机电灌溉排水泵站约43.5万处,装机功率约2 700多万kW,其中,各类装机流量1立方米每秒或装机功率50kW以上的泵站90 000多处,装机功率约1 600多万kW。据中国大型灌溉排水泵站更新改造资料统计,大型灌溉排水泵站450处, 装机功率560多万kW;中型泵站约3 500座,装机功率580多万kW。
机电排灌事业的发展,特别是大中型泵站的发展,已经成为中国灌溉排水网络的骨干和支柱工程。目前全国机电灌溉排水面积约4 227万hm2,有力地提高了各地抗御自然灾害的能力,对保证农业稳产高产和国家粮食安全起到了关键性的作用,同时也对城乡防洪排涝以及城市供水、工矿企业、交通航运、发电等国民经济各部门的发展起着举足轻重的作用,为我国农业发展乃至国民经济持续、健康发展提供了强有力的支撑。
(2)辉煌成就。中国在灌溉排水泵站工程的建设、发展历程中,不断创新,创造了许多令人瞩目的成就和辉煌。如:集灌溉、排涝、调水等多种功能于一体的大型泵站群枢纽工程——— 江苏省江都泵站,共有泵站4座,装机33台5.58万kW,最大抽水能力508m3/s,江都四站还荣获国家水利工程设计金奖; 国内装机功率最大的多梯级灌溉泵站———甘肃省景泰川电力提灌工程,共有43座泵站,装机307台27.02万kW,总扬程713m,一级站(2座)提水能力33 m3/s;亚洲装机功率最大的排涝泵站———江苏省临洪东站,装机12台3.6万kW,排涝能力360m3/s;亚洲装机功率最大的灌溉泵站———陕西省东雷抽黄二期灌溉工程北干二级站,装机14台4.26万kW,提水能力40m3/s;扬程最高、单机功率最大的离心泵站———陕西省东雷抽黄灌溉工程二级站,单级扬程225m,单机功率8 000kW,单机流量2.25m3/s;单机功率亚洲第一的轴流泵站———湖北省樊口泵站,水泵转轮直径4.0m,单机功率6 000kW,单机设计流量53.5m3/s;转轮直径亚洲最大的轴流泵站———江苏省淮安二站,水泵转轮直径4.5m,单机功率5 000kW,单机设计流量60m3/s;安装亚洲最大口径水泵的混流泵站———江苏省皂河泵站,水泵口径6.0 m,单机功率7 000kW,单机设计流量97.5m3/s;国内最大的斜式轴流泵站———浙江省盐官泵站,装机4台,装机功率8 000kW,设计流量200m3/s;全国最大的贯流泵站———江苏省淮安三站,装机2台,装机功率3 400kW,设计流量66.0m3/s;世界上单机流量和叶轮直径最大的湿定子潜水贯流泵站———广西南宁竹排冲泵站,单机流量25m3/s,叶轮直径2.65m;世界上最大的水轮泵站———湖南省青山水轮泵站,安装水轮泵40台,装机功率约1.2万kW,设计流量17.2 m3/s。
2灌溉排水泵站的作用与地位
灌溉排水泵站作为国民经济和社会发展的重要公益性基础设施,是民生水利的重要组成部分,在全面建设小康社会中起着不可替代的重要作用。
(1)是农业生产的重要基础设施。我国的人口和耕地、气候、水资源等自然条件,决定了“水利是农业的命脉”的基本国情。有了可靠的灌溉排水设施,粮食产量就能成倍增长;在不少地区,甚至没有灌溉排水设施就没有农业。灌溉排水泵站作为水利设施的重要组成部分,已经成为重要的农村基础设施, 对保证我国粮食安全、社会稳定起到了关键性作用。
(2)是防洪除涝体系的重要组成部分。据全国大型灌溉排水泵站更新改造资料统计,中国现已建成大型排涝和灌溉排水结合泵站327处,装机功率291.93万kW,设计总流量31 941.5m3/s,有效排涝面积约913万hm2,约占全国总排涝面积的42.9%;全国大型排涝泵站每年平均排水约400亿m3以上,保护着全国约200多座城市、1.5亿群众的生命财产安全。
(3)是农村经济发展的主要支撑。众多泵站工程的建成, 使灌溉排水区的农业生产获得了迅猛发展,经济成倍增长,农民收入大幅度地提高。据全国大型灌溉排水泵站更新改造资料统计,规划时大型灌溉排水泵站受益区内的农村人口在1.5亿以上,农业产值1.45万亿元以上,农村人均纯收入超过4 200元,高于我国当时的农村人均纯收入的平均水平。实践证明,灌溉排水泵站已成为农村经济发展和社会稳定的主要支撑,为建设社会主义新农村奠定了坚实的基础。
(4)是改善区域生态环境的基本保证。灌溉排水泵站的建成对土壤改良、冲污排咸、水质改善、环境保护、血吸虫病防治、 遏制沙漠化等起到重要作用。随着国民经济的发展,农村城镇化进程不断加快,人民生活水平进一步提高,农村产业结构得到调整,灌溉排水区生态旅游得到开发和利用,灌溉排水泵站的功能将进一步增强。
(5)是改善农村饮水条件的骨干工程。许多大型灌溉泵站在供给农业灌溉用水的同时,为缓解受益区乡镇的饮水安全问题起到了相当大的作用。西北地区约有1 400万人的饮用水依靠大型灌溉泵站提供水源保障,还有大量的牲畜饮用水、草原灌溉更是依赖灌溉排水泵站。
3大型灌溉排水泵站更新改造
3.1存在的问题
(1)建设标准偏低,设计不尽合理。全国450处大型泵站中约90%建于20世纪80年代及以前。限于当时的政治条件、 经济条件和技术水平,很多泵站设计论证不足,工程设计标准偏低,泵站规划布局设计不合理。有些泵站在建设时机泵选型不当或进出水流道设计不规范,导致泵站效率低下,运行费用不断上升。
(2)装备落后,技术水平低。我国20世纪六七十年代建成的泵站,水泵大多采用原苏联的水力模型,效率低,性能差;机组尺寸大,结构形式单一;产品系列不全,性能指标低,加上制造质量差,不少泵站效率低。由于技术落后,设备老化陈旧,设计不合理,泵站能耗普遍较高。
(3)机电设备老化,淘汰产品居多。泵站机电设备老化问题非常突出。据大型灌溉排水泵站更新改造资料统计,全国大型灌溉排水泵站老化需要更新的主机组约2万台套,占大型泵站全部机组的80%。相当一部分泵站建筑物完好率、设备完好率低于60%,使泵站工程安全性、可靠性大大降低,效益得不到充分发挥。
(4)建筑物年久失修,工程安全隐患大。据大型灌溉排水泵站更新改造资料统计,有60%的泵站进水池和穿堤建筑物因不均匀沉陷产生不同程度的裂缝,工程安全隐患重重,大大降低了泵站工程本身防洪安全标准。不少泵站面对滔滔洪水不能开机运行,抵御自然灾害能力大大减弱。
(5)管理体制不顺,管理水平不高。新中国成立以来,我国兴建了一大批大中型泵站工程,初步形成了防洪、排涝、灌溉、 供水的灌溉排水工程体系。但是,受计划经济和“重建轻管”思想的影响,泵站管理一直是我国水利工作的薄弱环节,泵站管理中存在的问题日趋突出。主要表现在:一是管理单位性质定位不清,管理经费无正当来源;二是供排水价格形成机制不合理,水费难以计收,工程运行管理经费不足;三是泵站管理设施落后,人满为患,职工生活水平严重偏低;四是管理体制不顺, 服务水平不高。这些问题导致了泵站工程得不到正常维修养护,效益严重衰减,给国民经济和人民生命财产安全带来隐患。
3.2中部四省大型排涝泵站更新改造规划及实施
(1)规划情况。我国中部四省大型排涝泵站更新改造规划于2005年8月由中国灌溉排水发展中心编制完成,同年9月通过水利部组织的审查,并上报国家发展改革委。依据规划, 规划现状年为2005年,任务完成年为2008年,即到2008年完成我国中部的湖北、湖南、江西和安徽四省139处大型排涝泵站的更新改造任务,共改造、扩建和拆除重建泵站478座(改造412座、扩建17座、拆除重建49座),装机3 450台、装机功率110.69万kW、设计流量11 421m3/s,总投资为63.93亿元(单位投资0.58万元/kW)。
(2)实施情况。为确保中部四省大型排涝泵站更新改造项目顺利实施,国家发展改革委和水利部联合颁布了《大型排涝泵站更新改造项目管理办法》,并按国家基本建设程序,先后进行了泵站更新改造安全鉴定、可行性研究、初步设计等工作,最后经审查、复核和批复,中部140处(经国家发展改革委和水利部同意增加河南省1处)大型排涝泵站更新改造项目总投资约68亿元,其中中央补助投资34亿元。投资计划于2006年下达后,正式启动实施中部地区大型排涝泵站更新改造项目。2008年年底投资计划全部下达完毕,2010年140处大型排涝泵站基本完成了更新改造任务。
3.3全国大型灌溉排水泵站更新改造规划
(1)规划情况。2009年初,中国灌溉排水发展中心编制完成《全国大型灌溉排水泵站更新改造规划》(初稿),经规划复核和征求各地意见后,2009年5月形成规划送审稿;2009年7月经水利部水利水电规划设计总院组织有关专家审查后,做了进一步修改;2009年12月-2010年8月国家发展和改革委员会国家投资评估中心组织有关专家进行了评估,根据评估意见再次修改;2011年5月国家发展改革委和水利部联合印发《全国大型灌溉排水泵站更新改造方案》。依据方案,规划现状年为2008年,任务完成年为2015年,即到2015年完成全国251处大型灌溉排水泵站更新改造任务,共更新改造其中的骨干泵站和重要泵站1 936座(改造1 267座、拆除重建669座),共装机12 100台、装机功率298.10万kW、设计流量13 480m3/s,总投资180.02亿元(平均单位千瓦投资0.60万元)。
(2)实施情况。2009年初,《全国大型灌溉排水泵站更新改造规划》初稿完成后,为配合国家“拉动内需”计划的实施,水利部提前启动了列入《全国大型灌溉排水泵站更新改造规划》(初稿)中的99处大型灌溉排水泵站更新改造项目,2010-2015年继续投资实施了全国大型灌溉排水泵站更新改造项目。截止2015年7月,已累计下达投资147.49亿元,其中中央补助投资87亿元。截止2015年9月底,全国251处大型灌溉排水泵站更新改造项目,其中226处已下达了投资计划,有158处的中央补助投资计划已下达完毕。目前,约有100多处大型灌溉排水泵站更新改造工程已基本完成了更新改造任务,其余已下达投资的泵站更新改造项目正在有序进行。未下达投资的项目基本完成了更新改造安全鉴定、可行性研究、初步设计等前期工作,做好了更新改造实施的准备。
3.4更新改造效果
大型灌溉排水泵站经过更新改造,工程效益与社会效益逐步显现,主要成效如下:
(1)基本上解决了机电设备老化和建筑物破损失修问题。 泵站更新改造后,建筑物完好率和设备完好率从改造前不足70%,分别提高到90%和95%以上;安全运行率从改造前不足80%提高到98% 及以上,极大地提高了泵站运行的安全可靠性。
(2)恢复和提高了灌溉排水标准。泵站更新改造后,灌溉保证率达到 《灌溉与排水工程设计规范》(GB/T 50288)的规定,排涝标准普遍由改造前的3~5年一遇提高到10年一遇, 为国家粮食安全、防洪安全、供水安全等提供了强有力的保障, 促进了农民增收和农村经济社会发展。
(3)提高了装置效率,降低了能源单耗。泵站更新改造后, 装置效率由改造前的40%左右提高到平均60%以上,高的达到了75%以上;能源单耗由改造前6.8kWh/ktm左右降低到平均4.53kWh/ktm以下,低的降到了3.6kWh/ktm以下,节能效益显著。
(4)泵站自动化水平得到提高,泵站环境得到极大改善。 通过更新改造,部分泵站实现微机监控、保护,视频监视、网络通信和管理信息化等,大大提高了运行安全,减少了运行维护工作量及费用,提高了工程管理效益和管理水平。在工程改造的同时,进行了泵站环境建设,站区道路、绿化、环境得到极大改善,促进和带动了当地农村的经济社会发展。
4灌溉排水泵站技术标准建设
灌溉排水泵站的发展,离不开泵站技术标准的发展。近30多年来,中国在泵站工程方面持续不断地开展了科学研究及试点应用等工作,取得了一大批成果,积累许多宝贵经验。为了保证取得的成果和经验在更大的范围内得到推广应用,以进一步发挥和提高泵站工程的经济、社会和环境效益,原水电部于1985年制定颁布了《泵站技术改造导则》(SD 140-85)和《泵站现场测试规程》(SD 140-85),于1986年制定颁布了《泵站技术规范》(SD 204-86),包括泵站设计、泵站安装、泵站验收和泵站技术管理等分册。泵站技术标准经过30年的建设和发展,目前我国已颁布实施的泵站技术标准有《泵站设计规范》(GB/T 50265-2010)、《泵站更新改造技术规范》(GB/T 50560-2009)、 《水利泵站施工及验收规范》(GB/T 51033-2014)、《泵站设备安装及验收规范》(SL 317-2015)、《泵站技术管理规程》(GB/T 30948-2014)、《泵站安全鉴定规程》(SL 316-2015)、《泵站现场测试与安全检测规程》(SL 548-2012)、《灌排泵站机电设备报废标准》(SL 510-2010)、《泵站计算机监控与信息系统技术导则》(SL 583-2012)和《潜水泵站技术规范》(SL 584-2012)等10项,涉及泵站工程的设计、施工安装、验收、运行管理、现场测试、安全评价、更新改造等各个方面,初步形成泵站标准化体系。通过上述标准的制定和贯彻,建立了一支泵站标准化队伍,极大地规范和指导了灌溉排水泵站建设与运行管理工作, 对促进我国泵站工程技术进步和生产建设的发展正在发挥并将继续发挥积极作用。
5灌溉排水泵站技术研究及推广应用
5.1灌区大型泵站改造关键技术研究
为解决大中型灌溉排水泵站更新改造中存在的一些技术问题,在“十一五”期间,科技部和水利部首次将泵站方面的技术研究项目———“灌区大型泵站改造关键技术研究”课题纳入 “十一五”国家科技支撑计划。中国灌溉排水发展中心联合武汉大学、中国农业大学、河海大学和扬州大学等院校承担了该课题的研究任务,通过现场调研、理论分析、数值计算、模型试验及现场试验相结合的方法,在全面调研全国大中型灌溉排水泵站老化状况及更新改造情况的基础上,选择典型泵站,系统开展了泵站技术经济指标体系及其综合评价方法、泵站工程老化及设备故障诊断方法、泵站系统模拟仿真及测试技术、泵站系统优化配套与运行管理技术的研究,提出了大型泵站技术经济指标体系及综合评价方法;建立了泵站工程老化及设备故障诊断方法、泵站系统模拟仿真及测试技术、泵站系统优化配套与运行管理技术;获得泵站老化及设备故障诊断方法和泵站测试技术等方面的专利6项;获得泵站老化及设备故障诊断、泵站装置系统水力优化设计、泵系统运行仿真和灌区泵站运行管理决策支持系统等方面的计算机软件著作权10件;制修订《泵站更新改造技术规范》等标准4项;所取得的成果在试点泵站———山西大禹渡泵站和安徽凤凰颈泵站的更新改造工程应用后,装置效率平均提高10% 左右,能源单耗降低1.0kWh/ ktm以上,泵站运行安全性大大提高,节能效果显著。
5.2大中型灌溉排水泵站改造与高效运行关键技术及设备研究
在“十一五”国家科技支撑计划———“灌区大型泵站改造关键技术研究”课题研究取得良好效果的基础上,中国灌溉排水发展中心联合中国农业大学、武汉大学、扬州大学和河海大学等院校又承担了“十二五”国家科技支撑计划———“大中型灌溉排水泵站改造与高效运行关键技术及设备研究”课题。从2012年开始,开展了离心泵装置系统三维数字化设计技术、轴流泵装置系统三维数字化设计技术、泵站运行调控与节能技术、高性能水泵水力模型系列型谱、泵站标准化技术和排灌泵站改造与高效运行关键技术工程应用等方面的研究;目前,课题研究取得了许多研究与应用成果,其中,中国农业大学和中国灌溉排水发展中心等单位取得的“大流量双吸离心泵压力脉动调控与节能关键技术及应用”成果,显著提高了离心泵机组运行稳定性,降低了机组综合运行能耗,增强了供水保障能力,提高了灌溉保证率,为大型泵站安全稳定和经济高效运行提供了技术支撑。经教育部组织的专家鉴定委员会鉴定,该成果推动了我国双吸离心泵理论与技术的创新,总体上达到国际领先水平, 2014年1月荣获教育部科学技术进步一等奖。
5.3技术推广应用
2010年以来,水利部高度重视水利科技推广工作,连续6年将“节水灌溉水源工程(泵站)运行调度技术推广”(项目号: TG1027)、“水泵抗磨蚀综合防治技术”(项目号:TG1124)、“新型复合材料拍门技术”(项目号:TG1125)、“灌溉泵站更新改造水泵选型优化技术推广”(项目号:TG1215)、“大型泵站水泵机组运行工况‘双调’技术推广”(项目号:TG1306)、“灌溉泵站离心泵机组调速技术推广”(项目号:TG1514)等项目列入国家水利科技推广计划。中国灌溉排水发展中心联合有关单位承担了上述6项技术的推广任务,在山西、安徽、湖北等10多个省(自治区、直辖市)的近百座大中型灌溉排水泵站更新改造工程中进行了推广应用,提高泵站装置效率3%~5%以上,平均降低能源单耗0.2kWh/ktm以上,不仅节能效果显著,还大大提高了泵站运行的安全可靠性和稳定性。
6灌溉排水泵站建设与运行管理展望
虽然中国灌溉排水泵站建设取得了巨大成就,其数量及装机功率等在世界上占有一席之地,但是,中国灌溉排水泵站的技术装备水平和运行管理水平等与美国、荷兰、日本等世界上灌溉排水泵站发达的国家相比,还存在一定的差距。但是,随着全球气候的变暖、旱涝等灾害发生频次的不断增多、水资源短缺及地区水资源不平衡等问题更加突出,中国各级政府及部门将对灌溉排水泵站事业越来越重视,建设投入、管理投入和科研投入将不断加大,人才队伍建设不断加强,泵站事业将得到快速发展,建设与运行管理水平将逐步达到国际先进水平。
6.1扩大泵站更新改造范围,完善灌溉排水体系
“十一五”、“十二五”期间,国家投入大笔资金对大型灌溉排水泵站实施了更新改造,使大型灌溉排水泵站在保证国家粮食安全、防洪安全、供水安全等领域发挥了越来越重要的作用。 中小型灌溉排水泵站是大型灌溉排水泵站、蓄水、输水、调(引) 水等大型水利工程的延伸和发挥效益的载体,但是,中小型灌溉排水泵站设备老化和建筑物破损失修等问题还未得到有效解决。因此,“十三五”乃至“十四五”期间,国家对灌溉排水泵站更新改造的投入力度将不断加大,在改造大型灌溉排水泵站的同时,扩大泵站更新改造范围,实施中小型灌溉排水泵站更新改造,以进一步完善我国灌溉排水体系。
6.2实现泵站“安全、高效、经济”运行。
目前,中国灌溉排水泵站更新改造主要是以解决工程安全问题和恢复泵站提排水能力为主,但是,部分泵站由于受资金、 技术等原因限制,改造后装置效率提高的不明显、优化运行和优化调度等经济运行方式不能有效实现。现代农业的发展,对灌溉排水的实时性、可靠性和稳定性等要求越来越高;节约型社会建设,对泵站节能的要求也越来越高。因此,下一步的灌溉排水泵站更新改造,在解决泵站安全问题和恢复泵站提排水能力的同时,还应将解决泵站“高效、经济”等问题作为重点,以真正实现泵站“安全、高效、经济”运行。
6.3实现泵站工程运行智能化和管理信息化
泵站自动化与信息化是为泵站工程管理服务的,是提升泵站运行效率的科学管理手段,是泵站技术发展与科学管理过程中必要的系统之一。随着自动控制、网络通信等技术的发展, 智能设备在泵站自动化与信息化系统中应用将会越来越广泛, 将有效实现泵站工程运行智能化和管理信息化。如在泵站自动监控系统中增加主机组振动、摆度、噪音等智能监测设备,并在泵站管理信息系统中建立故障分析处理数据库等,以实现泵站检修由传统的计划检修转变为动态检修,即由智能设备采集泵站主要设备的运行状态,传输到泵站自动化与信息化系统进行处理,自动识别设备是否需要进行检修。
6.4泵站工程将进一步大型化及多功能化
目前,针对水资源短缺及地区水资源不平衡等问题,国家建成了以梯级泵站提水为主的南水北调东线工程,各地也正在建设或规划建设一批集农业灌溉、城乡居民生活用水、工业用水和生态用水为一体的超大型泵站提水+ 调(引)水工程。如正在建设的山西省小浪底引黄工程地下泵站,拟装设6台立式、单吸、三级蜗壳式离心泵,设计扬程251 m,单机设计流量5.0m3/s,单机配套功率约1.6万kW。随着这些超大型提水泵站的建成,我国地区之间水资源不平衡问题将得到有效缓解,农业灌溉等用水将得到进一步保证。
6.5水泵效率及可靠性、稳定性将进一步提高
目前,中国研制开发的水泵模型性能基本上达到了国际先进水平,但是水泵制造水平与世界先进水平还存在一定的差距,一些要求较高的泵站工程往往采用进口水泵,这一问题引起了泵站行业和水泵制造行业的高度重视,正在努力改变这种现状。随着中国水泵科研水平、制造工艺水平、所用材料的制造水平等的不断提高,加之中外合资及引进消化世界上先进的水泵制造技术及材料技术,灌溉排水泵站将能大量用上效率及可靠性、稳定性更高的且经济的水泵,以进一步提高我国灌溉排水泵站技术装备水平。
摘要：介绍了中国灌溉排水泵站的发展历程,历经起步、稳步发展、快速发展、调整整顿、改革及更新改造起步及更新改造并规范管理六个阶段。总结了中国灌溉排水泵站的建设规模及成就,陈述了灌溉排水泵站的作用与地位并指出了大型灌溉排水泵站存在的问题。总结归纳了中部四省及全国大型灌溉排水泵站的更新改造、规划、实施及效果,介绍了30年来泵站技术标准的发展及科学研究,技术推广方面的情况,最后,对灌溉排水泵站今后的建设与管理工作进行了展望。
关键词：灌溉排水,泵站,标准,技术推广,建设,运行
参考文献
[1]李琪.开拓泵站事业新局面服务全面小康社会建设[J].中国水利,2010,(S).
[2]李琪,许建中,李端明.我国机电灌排泵站标准研究[C]∥中国水利学会泵及泵站专业委员会2011年学术年会论文集,2011.
[3]全国大型灌溉排水泵站更新改造规划及实施[Z].中国灌溉排水发展中心,2008-2015.