地下無人值守管道式單元組合泵站的製作方法
2023-08-10 18:33:01
本發明屬於市政排水技術領域，具體涉及一種地下無人值守管道式單元組建泵站。
背景技術：
隨著城市化進程的加快，我國很多城市建設用地大面積拓展，新舊城區比鄰交錯，排水系統交叉、延伸，產生了很多新舊排水系統銜接、連通運行的問題。在高程落差較小的平原城市，需設置較多排水泵站，排水泵站建設與周圍環境的矛盾日益凸顯，特別是一些舊城區、商業區、旅遊區、居住區，排水泵站的建設空間十分有限，不但要求全部設備布置於地下，而且需因地制宜靈活布置。還有一些新建城區與老城區的銜接段落，新建區域汙水需接入原有排水系統，而原有系統的設計管徑、設計高程往往不能滿足新建區高容積率建築群的排放要求，需要建設提升泵站，但常常遇到建設用地有限，施工面狹窄的情形，按照現行傳統泵站設計模式，難以實施。
在排水泵站設計領域，目前較多採用的是傳統泵站和一體化泵站，傳統泵站工藝要求複雜、佔地面積大，建設周期長，工程投資高；一體化泵站是近年出現的新型泵站，是一種集成化泵站，提高了現場安裝效率，縮小了建設用地面積，但其廠內製造周期長，造價高，集水池小，調節容積有限，集水池筒體採用玻璃鋼材質，抗浮能力差，需大開挖建設，對建設環境要求較高。採用這兩類泵站，須有一定的實施空間，較大的投資能力，泵站的維護管理成本較大。往往難以適應市政設施短、頻、快、簡、省的改造要求。
一些重要場地如地鐵輕軌站場的建設中，建設排水泵站時，這些常規的泵站建設模式更是難以實現整體項目的要求。
技術實現要素：
本發明提供了一種地下無人值守管道式單元組合泵站。從設計到施工，避開了結構專業的混凝土澆築工序，解決了泵站建設周期長、佔地面積大、對建設環境要求較高、投資高、泵站的維護管理成本大等問題，突破了泵站空間布置方面的限制、顛覆了泵站建設的常規理念，隨建隨用。
本發明的地下無人值守管道式單元組合泵站，分單元建設，包括：集水吸水單元、設備單元和電氣控制單元。在集水吸水單元內設置多層液位監測系統，監測集水吸水單元內汙水的液位；在集水吸水單元內設置有水泵機組，所述水泵機組包括多臺排汙泵；電氣控制單元根據多層液位監測系統監測到的液位高度設置控制信號，控制三種典型工況的運行管理，控制多臺排汙泵啟動順序及搭配運行情況；汙水經設備單元排出後，通過管道進入消力池。當提升的汙水中懸浮物濃度較高時，增加格柵單元，設置在整個泵站的工藝前段。
本發明提供的地下無人值守管道式單元組合泵站，分單元建設，強化了功能上的劃分，使功能單元間的空間距離伸縮彈性加大而功能不受影響，因此用地空間即便不成塊、不連續也可建設。各單元的建設構築物採用國標中的檢查井建築物，綜合運用多種常規的設施設備，以極小的用地空間，極短的建設工期，極低的成本，實現了傳統泵站的全部功能。
本發明提供的地下無人值守管道式單元組合泵站中的集水吸水單元中採用多段大口徑管道組合建設，以鋼板外套環接口實現連接組合，形成積水井筒。當需要較大容量的集水池時，可採用縱向多層管道組合或橫向多管道捆綁組合的方式。解決了集水池規模較小，調節容積量不足的問題。
本發明提供的地下無人值守管道式單元組合泵站中的格柵單元、設備單元、電氣單元分別採用國家標準圖中的矩形檢查井作為倉室，取材容易、建設簡單。倉室採用的檢查井內外壁採用防潮防滲處理，檢查井頂部設置雙井口，分別作為檢查檢修口和通風口，通風口處設強制通風設備與易燃易爆氣體監測報警系統。易燃易爆氣體監測控制系統，自動控制通風設備的運行。
本發明提供的地下無人值守管道式單元組合泵站，無需人工值守，井筒壁上設置多層液位監測系統，監測系統包括不少於三臺的液位控制儀，分別監測開泵水位、停泵水位、高峰水位，電器控制單元根據監測系統監測到的液位控制三種典型工況的運行管理，控制水泵機組啟動順序及搭配運行工況，實現了常用泵與備用泵間輪換值班，提高了水泵的使用效率及使用壽命。
附圖說明
圖1是泵站的平面圖；
圖2是泵站的剖面圖；
圖3是格柵單元的平面圖；
圖4是格柵單元的剖面圖。
具體實施方式
為進一步說明本發明的內容及特點，結合附圖實例進行闡述，本實施例是用於說明本發明，而不限於限制本發明的範圍。實施例中的實施條件可以根據具體廠家設備的情況進行調整。
如圖1、圖2所示，本發明將泵站按照功能劃分為四個單元，即集水吸水單元1，設備單元2，電氣控制單元3，格柵單元4。劃分功能單元的優勢在於，使泵站化整為零、極大的突破了用地空間的限制，布置更為靈活。
現以2萬噸規模泵站的實施例進行說明。
如圖1和2所示，集水吸水單元1包括由三段φ2500大口徑混凝土管道30組裝形成的積水井筒，每段管道長2.5米，處於最下端的管道底部採用c15防滲混凝土7封底。
如圖2所示，大口徑混凝土管道30組合連接成為積水井筒，混凝土管道30之間通過鋼板外套環接口8連接固定。混凝土管道30間的接口縫隙採用橡膠條與石棉水泥隔層打口密封，外圈採用鋼板外套環接口8作為加固措施。混凝土管道接頭若為企口式，內襯橡膠圈；若地下水位較低，且滿足抗浮核算要求，混凝土管道也可採用大口徑塑鋼管或玻璃鋼管代替。
如圖1和2所示，d600進水管27通過孔洞5進入積水井筒，孔洞5設置鋼性套管，與進水管27間採用柔性膠圈連接。
如圖2所示，積水井筒內設置水泵機組，水泵機組由三臺400m3/h排汙泵6組成，採用滑軌耦合安裝於井筒底部混凝土臺26上。水泵6的出水管28經彎頭21向上，由上層井筒壁孔9穿出到達設備單元2，設備單元2的前端設置管理閥門11，用以控制保護設備單元2。
如果布置空間緊張，或布置空間內有障礙物32，積水吸水單元1和設備單元2可以分開布置，以避開障礙物32，有效的利用狹窄空間。
多層液位監測系統10包括三臺液位感應裝置，按照三個水位高度，即：開泵水位、高峰全開水位、停泵水位布設，三臺液位感應裝置監測三個不同的水位，通過水位高度設置控制信號，對排汙泵6進行控制。電氣控制單元3根據多層液位控制系統10監測到的液位數據控制排汙泵6的啟動順序及搭配情況，常用泵與備用泵間輪換值班。本發明中的排汙泵6既可採用潛水泵，又可採用自吸泵；當採用自吸泵時，水泵機組可設置在設備單元內，實現乾式安裝，維修更加方便。
設備單元2包括壓力儀12、止回閥13、三通或流量計14、控制閥門15等主要設備。
設備單元2採用4000×2200的矩形檢查井改造而成，井壁及底部進行了防滲防潮處理，前後各設一個進出口，進出口附近安裝強制通風設備及易燃易爆氣體監測系統，易燃易爆氣體監測系統控制通風設備的運行。設備單元2依據排水標準圖集中矩形檢查井的標準做法進行建設，顯著的特點是取材容易、建設簡單，加大了操作空間。
汙水經設備單元2排出後，通過管道進入消力池31，經消力臺29消力後排入市政排水管16，進入市政排水系統。
電氣控制單元3採用經改造的2200×2200矩形檢查井，該檢查井設置最淺，需防滲防潮處理表面及底面，頂部設帶側箅孔的蓋板及通風口，機械通風，電氣控制設備，自動控制設備均設置在此處。電氣控制單元3包括水泵機組的啟動控制系統和中央處理器，電氣控制單元3中的中央處理器根據安裝在積水井筒內的液位感應裝置監測到的液位值，控制水泵機組的水泵啟停，水泵的搭配運行，實現自動化控制。
格柵單元4在水中懸浮物不達標的情況下採用，置於整個泵站的工藝前段。格柵單元4採用4000×2200矩形檢查井，底部設混凝土底板，中間設隔牆18，隔牆一端設置粉碎型格柵19，動力系統20設置在粉碎型格柵的側後方。
格柵前井口22是格柵機組的檢修通道；格柵後井口23，主要作用是通風；水流由格柵單元進水管24穿過柔性套管17進入，經過格柵機攔截除渣後，由格柵單元出水管25排出。
所有功能單元的通向地面的井口、進出口、檢修口的蓋板均為φ800玻璃鋼防盜型雙層蓋板。
本實施例為2萬噸規模的泵站，本實例用在商業區的繁華路段交通樞紐附近，主體單元的佔地投影面積僅30平米，本實例中將各單元成一列布置，實現了在2.5米寬的道路隔離帶內建設的目的。
本實例中的積水吸水單元中的管道組合結構原理同一體化預製泵站及其他組合單體泵站相類似，但其不同點在於：
一、本實例採用成品混凝土管道現場安裝，用市場上常見的普通產品、簡潔的工藝即可完成。既省去了一體化泵站筒體的廠內預製時間，又實現了功能單元的抗浮及結構強度，不受深度限制；最為關鍵的是可多管道捆綁作為積水井筒，集水池容積大，避免了一體化預製泵站容積小、調節容量不足的弊端。
二、其他同類泵站僅限於用潛水泵，溼式安裝，本發明潛水泵、立式泵均可採用，溼式或乾式安裝不受限制。
本發明既能克服傳統泵站、一體化泵站、一般的組合泵站的缺點，又兼有三者的優點，而且還具有其他泵站沒有的四種優勢。
一是省去了結構專業、混凝土工序，整個泵站建設中，沒有混凝土澆築工序，不受氣候限制，冬季也可開放式實施；將影響泵站建設工期的最大因素成功避開，使泵站一周內建成完工成為可能，隨建隨用，顛覆了泵站建設的傳統思維。
二是建設用地更小。將泵站按照功能劃分為四大單元，每個單元的建築空間都不大，且單元間可合可分，相同規模與其他同類泵站相比，具有更小的佔地，更好的空間適應性，大大拓展了泵站設置可行性。
三是成本更低，本實例中的泵站，工程建設費用低，僅為同規模一體化預製泵站的1/8。
四是技術更簡單、所需建設材料設備均為市場上常見的普通產品。工藝簡單，取材容易的特點為泵站的設計施工，提供了很強的便利性。
同其他同類型泵站相比，本發明是全流程、全工藝的泵站，實現了傳統泵站的主要功能，並將實施過程簡化，可以應用到大規模泵站建設中，不受規模的限制。
上述實例只為說明本發明的構思及特點，其目的在於讓了解該項技術的人更加方便的據以實施，在舊城改造、管網擴容、新舊系統斜街、繁華鬧市區的排水建設中，讓困擾建設方的佔地、工期、投資、運行等問題得以較好的協調解決。並不能據此實例限定本發明的保護範圍。