關(guān)于水利泵站設(shè)計(jì)及其安全運(yùn)行的研究

夏雷

（廣州市宏濤水務(wù)勘測設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著我國水利工程的發(fā)展，現(xiàn)今已經(jīng)在全國范圍內(nèi)建立了大型泵站，各個(gè)地區(qū)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力得到了大幅改善，而且我國水利泵站的應(yīng)用模式已經(jīng)從傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)變成為自動(dòng)管理模式，其實(shí)現(xiàn)了對于泵站安全運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)督。本文以廣東某水利泵站的設(shè)計(jì)以及安全運(yùn)行情況對泵站的設(shè)計(jì)流程和運(yùn)行管理進(jìn)行分析，以便能夠?qū)崿F(xiàn)對于泵站運(yùn)行安全的管控。

1 水利工程泵站運(yùn)行管理的問題

我國對于建立水利泵站具有較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是由于水利泵站的應(yīng)用模式較為單一以及傳統(tǒng)，導(dǎo)致其泵站的管理存在一定的問題，使得泵站運(yùn)行處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，以至于影響了水利泵站的運(yùn)行。

1.1 設(shè)計(jì)存在缺陷

由于我國水利泵站的建設(shè)時(shí)期較早，一些泵站在建設(shè)時(shí)采用的技術(shù)較為落后，再加上建設(shè)資金的短缺導(dǎo)致泵站的建設(shè)無法達(dá)到國家水利工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，以至于在泵站投入使用后，其泵站零部件出現(xiàn)損壞的概率較大，從而影響了泵站運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性。在對泵站進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，一些設(shè)計(jì)人員基于對設(shè)計(jì)成本的考慮，導(dǎo)致在泵站設(shè)計(jì)時(shí)其出現(xiàn)了不合理性，使得泵站運(yùn)行受到一定程度的影響。

1.2 缺乏完備的管理體系

我國水利泵站的運(yùn)行存在重建設(shè)輕管理的問題，而且因?yàn)橐恍┕芾砣藛T的素質(zhì)較低，對于水利泵站管理缺乏經(jīng)驗(yàn)，甚至一些泵站尚未建立完備的管理制度以及體系，于是導(dǎo)致泵站的管理效率較為低下。因?yàn)楸谜驹谶\(yùn)行的過程中缺少必要的資金，導(dǎo)致其無法吸收到高素質(zhì)的人才，以至于降低了泵站運(yùn)行的管理水平。

1.3 操作技術(shù)水平較低

泵站的安全運(yùn)行需要成熟的操作技術(shù)作為支撐，以便實(shí)現(xiàn)對于泵站自動(dòng)化以及智能化的管理。但是由于部分泵站運(yùn)行管理的水平相較于現(xiàn)代化的管理水平具有較大的差距，使得整個(gè)泵站機(jī)組的運(yùn)行效果較差，以至于降低了水利泵站的運(yùn)行穩(wěn)定性。另外由于一些泵站的設(shè)備以及機(jī)組設(shè)備較為陳舊，使得泵站的操作受到一定程度的影響。

1.4 泵站運(yùn)行不穩(wěn)定

在對水利泵站進(jìn)行建設(shè)的過程中，其主要采用的是鋼窗結(jié)構(gòu)，所以泵站在運(yùn)行時(shí)極易受到雨水以及空氣的腐蝕，一旦長時(shí)期地被使用，其就會出現(xiàn)損壞，降低了泵站系統(tǒng)運(yùn)行的靈敏度[1]。另外泵站基礎(chǔ)設(shè)備其損壞程度較高，致使其生產(chǎn)建設(shè)的要求無法得到滿足，而且隨著使用年限的增加導(dǎo)致泵站無法正常運(yùn)行。

2 水利工程泵站設(shè)計(jì)

為了保證水利工程泵站的安全運(yùn)行，在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照施工建設(shè)的流程和掌握工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，以便提升水利工程泵站設(shè)計(jì)的合理性以及科學(xué)性，使得水利泵站的設(shè)計(jì)成果得到切實(shí)保證。

2.1 泵站布置

提水泵站（圖1）其主要采用直接提水的方式，其需要利用引水管將存儲于水庫中的水直接提取出來，并在提取出水源后利用壓力管將水直接運(yùn)送至出水池當(dāng)中，經(jīng)由輸水隧洞以及輸水管道將水源運(yùn)送至指定地點(diǎn)[2]。因此在設(shè)計(jì)泵站時(shí)要對其流量進(jìn)行精確計(jì)算，以便能夠完成上述流程。

圖1 提水泵站

2.2 工程布置

本次泵站的建設(shè)位于重力壩后，因此在測定廠房的總軸線時(shí)一定要保證其與大壩平行，將二者的間距控制在33.1m 的范圍之內(nèi)。在布置泵站時(shí)需要將泵站布置在廠房左側(cè)的位置，而將變電站布置在廠房右側(cè)的位置，以便能夠保證泵站與廠房相鄰，使得水源能夠經(jīng)由進(jìn)水壓力管道實(shí)現(xiàn)引水[3]。在建設(shè)泵站時(shí)需要保證泵站的高程大約為295.3m，其引水管需要設(shè)置兩根，待至其進(jìn)入主廠房后，其水源能夠直接匯入至出水總管當(dāng)中，以免遇到挑流沖坑的情況。在布置壓力鋼管時(shí)，需要沿著河流的右岸設(shè)置兩處轉(zhuǎn)彎段，以便能夠?qū)崿F(xiàn)出口與出水池的連接。工程布置如圖2 所示。

圖2 工程布置

2.3 主廠房

對主廠房進(jìn)行設(shè)計(jì)，其需要保證廠房的尺寸達(dá)到相應(yīng)的要求，并且在設(shè)置泵站時(shí)，還應(yīng)當(dāng)在廠房內(nèi)設(shè)置3 臺臥式離心泵，并保證每臺離心泵都有相配套的電機(jī)，以便保證泵站能夠安全運(yùn)行。同時(shí)在設(shè)置進(jìn)水管以及出水管時(shí)應(yīng)當(dāng)將其中心線高程的距離設(shè)置為290.4m，并保證底板以及頂高程分別為276.5m 以及293.4m。廠房裝備設(shè)置參數(shù)如表1 所示。在設(shè)計(jì)廠房的過程中還應(yīng)當(dāng)布置排架以及排架柱。另外需要在主廠房的左側(cè)位置布置安裝間，并為其機(jī)組設(shè)置相對應(yīng)的安裝以及檢修場地選擇與廠房相適應(yīng)的起重設(shè)備，以便能夠保證廠房的建設(shè)達(dá)到相應(yīng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 廠房裝備設(shè)置參數(shù)

2.4 副廠房

副廠房需要布置在電站的左側(cè)，而且在布置副廠房時(shí)應(yīng)當(dāng)采用與主廠房連通的方式，并基于副廠房建設(shè)的規(guī)格和尺寸，使其與底板高程具有一定的適配性。在布置副廠房時(shí)應(yīng)當(dāng)保證在副廠房內(nèi)設(shè)置中心控制室、高低壓配電室等，以便使得副廠房的布置能夠滿足泵站的功能性要求。

2.5 進(jìn)水建筑

泵站的運(yùn)行需要利用引水管（圖3）以便能夠?qū)崿F(xiàn)水庫的直接取水。本次泵站在設(shè)計(jì)過程中，總計(jì)采用兩根壓力鋼管，一根的直徑為80cm，而另一根的直徑則需要達(dá)到84.5cm，并將兩根壓力鋼管進(jìn)行匯總，使其交匯在同一總管上與水泵進(jìn)行連接。要想保證壓力鋼管能夠處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)保證水頭設(shè)置為78.0m，并且要保證整根壓力管道總共有7 處轉(zhuǎn)角，其中需要包括水平轉(zhuǎn)角以及豎向轉(zhuǎn)角，并為其設(shè)置7 個(gè)鎮(zhèn)墩。另外要想提升管道的抗凍性，需要在管道的頂部覆蓋厚度大約為2m 的土，而為了保證管道能夠順利過河，需要將管道的埋設(shè)深度控制在0.3m 的范圍之內(nèi)，并基于河道的沖刷情況適當(dāng)?shù)卦黾庸艿赖穆裨O(shè)深度。如果埋設(shè)的地勢較為平緩，則需要在河道的底部鋪設(shè)厚度大約為0.3m 的砂墊層，以便保證管道能夠正常運(yùn)行。

圖3 泵站引水管

2.6 出水池

泵站的出水池（圖4）需要建立在壓力管道的末端，并且其還需要能夠起到順?biāo)饕约跋艿淖饔茫虼嗽谠O(shè)置出水池時(shí)，其長寬高不得小于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設(shè)計(jì)預(yù)制蓋板以及進(jìn)人孔，以便能夠?yàn)槌鏊氐臋z修提供便利。要想降低冬季低溫對于水池內(nèi)水源的影響，需要在水池蓋板上覆蓋厚度大約為2m 的碎石土，以便達(dá)到保溫的效果。

圖4 出水池

3 水利工程泵站安全運(yùn)行措施

如果要想保證水利泵站安全運(yùn)行，除了要對其設(shè)計(jì)流程進(jìn)行監(jiān)管外，還應(yīng)當(dāng)在泵站安全運(yùn)行的過程中對其運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)管，為其制定完備的管理制度，并與各部門進(jìn)行協(xié)同合作，以便提升水利泵站運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性。

3.1 加大水利泵站安全培訓(xùn)力度

在對水利泵站進(jìn)行安全管理的過程中，需要依照相關(guān)的管理制度，基于各個(gè)管理崗位為泵站設(shè)置相對應(yīng)的安全管理流程，以便使得水利泵站的安全管理工作順利開展。在對水利泵站運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)管的過程中，需要對進(jìn)出人員進(jìn)行嚴(yán)格地審查，保證泵站的運(yùn)行速率。作為泵站管理的工作人員要定期對泵站的設(shè)備以及啟重工具進(jìn)行定期審查，以便保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。另外管理人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)檢查工作的力度，并對泵站的運(yùn)行流程采用對應(yīng)的監(jiān)管模式，以免因人員的違規(guī)操作對泵站運(yùn)行的安全性造成一定程度的影響，使得泵站的運(yùn)行安全得到保障[4]。管理人員在對泵站進(jìn)行監(jiān)管的過程中，需要對機(jī)電設(shè)備以及保險(xiǎn)裝置進(jìn)行檢查，并為其提供相應(yīng)的安全設(shè)施，使其設(shè)備的運(yùn)行安全得到保障。工作人員還需要使用防護(hù)用品，并依照相應(yīng)的安全操作流程對設(shè)備做好全面地檢查，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況。

3.2 建立完備的水利泵站管理制度

保證水利泵站的安全運(yùn)行需要提升對于水利泵站管理的力度，降低水利泵站運(yùn)行中安全隱患發(fā)生的概率。對水利泵站的運(yùn)行進(jìn)行全方位地管理，為其制定全方位的規(guī)劃和做好統(tǒng)籌管理工作，以便使得泵站各個(gè)環(huán)節(jié)都能得到監(jiān)管。管理人員要加強(qiáng)對水利泵站各個(gè)機(jī)組以及交配電等設(shè)備的維修管理力度，盡可能延長設(shè)備使用的年限，以便能夠依照設(shè)備運(yùn)行的章程以及規(guī)則，對設(shè)備進(jìn)行檢查并及時(shí)地對機(jī)械設(shè)備故障采取對應(yīng)的措施。另外管理部門還需要依照設(shè)備的運(yùn)行情況完善設(shè)備檢查制度，以便管理人員能夠嚴(yán)格按照規(guī)范對設(shè)備進(jìn)行檢查，保證檢查工作開展的有序性[5]。泵站運(yùn)行系統(tǒng)要以滿足用戶需求為準(zhǔn)則，以便提升泵站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)對于各個(gè)設(shè)備的有效調(diào)度，保證其設(shè)備運(yùn)行處于最佳狀態(tài)。

3.3 各部門協(xié)同合作

水利泵站的運(yùn)行涉及多個(gè)部門，因此要想保證水利泵站運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性需要提升各個(gè)部門對于水資源調(diào)配的效率，并基于市場對于水利泵站運(yùn)行的需求對水利泵站的運(yùn)行進(jìn)行分級管理，以便提升用水計(jì)劃與水利泵站運(yùn)行的適配性。作為水利泵站的管理部門要在水泵站運(yùn)行的過程中引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，時(shí)刻監(jiān)測設(shè)備是否能夠正常開啟關(guān)閉，以便能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)建筑物中的位移和裂縫情況，做好止水以及加油措施使得水泵站的設(shè)備能夠得到保養(yǎng)和管理[6]。另外對于進(jìn)入水泵站的人員進(jìn)行檢查，嚴(yán)禁非工作人員進(jìn)入施工場所，在管理過程中還應(yīng)當(dāng)保證其場所內(nèi)部無雜物。如果在監(jiān)察的過程中發(fā)現(xiàn)工作人員存在違規(guī)行為要依照規(guī)定對其進(jìn)行嚴(yán)格處罰，以便為泵站的運(yùn)行安全提供保障。

4 結(jié)語

總而言之，把控水利泵站的設(shè)計(jì)流程是保證水利泵站運(yùn)行的基礎(chǔ)，而采取嚴(yán)格的管理措施則是泵站運(yùn)行安全的重要保證。所以作為泵站的管理人員應(yīng)當(dāng)對泵站中存在的問題進(jìn)行分析，從不同維度對泵站的問題進(jìn)行解決，以便能夠保證泵站運(yùn)行的安全性，同時(shí)作為管理單位要對管理泵站系統(tǒng)的人員進(jìn)行培訓(xùn)，提升其技術(shù)水平以及理論知識水平，以便能夠?yàn)樗谜镜陌踩\(yùn)行提供保障，使得泵站運(yùn)行的安全管理制度發(fā)揮切實(shí)的效用。