工业园区污水提升泵站系统改造与科学管理_张楠.pdf

技术78工业园区污水提升泵站系统改造与科学管理文_ 张楠 杜星洲 傅东辉 中国运载火箭技术研究院摘要：本文阐述某工业园区中途污水提升泵站系统改造和科学管理的方法与途径，以实际自动化升级改造、建立科学管理和优化运行模式案例为依据，证明其应用效果和实际价值，为相关污水提升泵站的系统与管理能力提升提供科学参考。关键词：污水提升泵站；系统改造；科学管理System Transformation and Scientific Management of Sewage Lifting Pump Station in Industrial parkZHANG NanDU Xing-zhouFU Dong-hui Abstract This paper describes the methods and approaches of system renovation and scientific management of sewage upgrading pumping station in an industrial park.Based on the cases of actual automatic upgrading,establishment of scientific management and optimization of operation mode,this paper proves its application effect and practical value,and provides scientific reference for the improvement of system and management ability of related sewage upgrading pumping station.Key words sewage lifting pump station;system transformation;scientific management1 污水提升泵站现状概述某工业园区污水排放系统始建于 20 世纪 50 年代，由于园区面积较大，建筑分散，污水管网敷设根据建筑不断翻新建设，逐步形成西向东汇流入排水主管线，向北排至园区外市政管网的格局。由于污水管线较长以及中途标高的限制，造成污水管线无法完全依靠管道坡度形成的重力径流排入市政管网，因此在管线中途设置一座污水提升泵站，利用离心泵将污水及包含的杂质悬浮物提升高度及压力，二次利用污水管线排放至园区外。污水提升泵站内设备设施老旧，原有 2 台1998 年生产的6PWL 污水泵（配套 55 可 kW 电机）、1套电机启动柜（采用自耦降压启动）、1套配电柜、1个污水池（直径为 5.75m，高为 4m 半圆形水池，体积为 49.6m3）、1套控制系统（电气控制单元和机械浮球液位计）。2 污水提升泵站存在问题2.1 污水提升泵站自动化水平较低污水提升泵站使用单路供电配电柜、老式断路器，在电源故障及超载状态下无法自动切换到备用电源和发出报警；采用自耦降压启动方式的电机启动柜，只支持全工频运行，对泵电机和管道冲击较大，出现故障无报警提示；采用互感器式电流表对泵运行状态进行监控，电力变化数据只能通过现场查看记录；提升泵运行与停止的控制系统分为手动与自动，自动控制系统依靠简单的电气启停逻辑线路和机械浮球液位计控制。污水提升泵站运行要求值班人员每隔 2h 巡视一次，记录设备运行参数，检查确认各系统运行状态是否正常，人力消耗较大，难以及时发现问题并有效处置，泵站整体运行可靠性与安全性较低。2.2 污水提升泵站维护管理不足工业园区污水提升泵站由于水泵以及液位监控设备均存在不同程度老化问题，日常维护工作主要是依靠园区内动力运行单位自己负责维护保养，实际工作中，由于动力单位缺乏专业维护技术，对于泵站的养护管理不科学、不到位，只能对简单故障进行维修，保证泵站的设备的基本运行，没有充分意识到泵房正常运行的重要性，由于泵站长期处于高湿热环境，造成设备设施整体锈蚀严重，整体运行可靠性逐步下降，维持运行需要大量的维修费用。2.3 污水提升泵站前端、后端易沉淀堵塞在长期的运行过程中，由于设计不合理、运行管理不善等原因，排水管道内极易发生悬浮颗粒物的沉淀及游积现象，据调查北京城区内 60%的排水管道内存在沉积物，其中 50%以上的管道沉积物厚度与管径比超过10%。某工业园区内存在化铣、有机材料加工等污染行业，加工产生的废水会通过一系列环保处理确保废液满足排放标准后流入污水管道，由于排放点距污水提升泵站 2k3km，管道沿线地势较为平坦，可利用的地形优势不明显，导致管道坡度较为平缓从而导致流速过小，且沿途需经过一个溢流井，污水整体流速进一步减缓，水中存在的一些悬浮固体颗粒物无法完全随着污水流到站内集水池，容易发生管道淤塞情况。以溢流井前后管路最为严重，污水管线淤塞会严重影响产能，疏通工作耗费了大量人力、物力。3 污水提升泵站系统与管理优化策略3.1 污水提升泵站系统升级改造现有污水提升泵站系统已运行多年，存在很多问题，计划对配电柜、自动控制及电机启动柜、液位检测系统、污水泵进行设备更新，如表1 所示。以满足污水泵站的安全可靠79运行及实时远程监控工程。表1 污水提升泵站系统升级内容组成部分原配置新配置配电柜双路空开供电双电源系统电机启动柜自耦降压启动变频启动自动控制柜启停控制单元PLC控制电机启停、低流量低压控制、液位控制、数据远传、远程控制功能液位监控装置浮球液位计机械式液位控制和全防腐投入式 静压液位传感器冗余设置污水泵使用20a的普通立式排污泵加固水泵基础，更新排污泵，电机满足变频控制3.2 系统改造新增自动化功能3.2.1 液位监控增设 TXY703 型全防腐投入式静压液位传感器，利用扩散硅阻式压力传感器在水下测量压力，通过放大电路和温度补偿后传输给 PLC 控制器，得到精确至小数点后两位的液位数据，并远传至组态控制中心，通过设定高、低液位报警值，对机械液位计可能出现的失控故障进行保护性控制介入及故障报警。3.2.2 水泵启动将原有自耦降压启动器改为变频器，大幅降低水泵启动过程中产生的高电流冲击及压降对电网的影响；运行期间，根据下游污水管路的情况承压与排放能力将频率设定在35Hz，在满足排放需求的前提下可实现低流量低耗能运行，相较于工频运行状态，可节省 65.7%的电量；水泵投运优先级控制，根据每台污水泵的运行时长，合理调配水泵运行顺序。利用多功能电能表实时监控电机电压、电流，根据现场 PLC 控制器可了解设备当前上电状态、手自动状态、故障状态、互锁状态、变频运行状态、检修状态等。3.2.3 远程控制功能通过搭建光纤通讯网络，组态控制软件可对污水提升泵站运行进行实时在线监控，所有的监控/设定命令均通过友好的中文人机界面进行下发。人机界面软件以灵活的图表方式实时地显示现场的运行工况，用动态工艺流程图、参数实时列表、动态趋势曲线、实时报警显示等过程画面显示系统实时变化情况，便于调度监控管理人员能够一目了然了解整个热网实时运行情况，并通过数据查询统计、自动化表打印等功能充分满足系统用户对监控数据的查询、分析、管理需求。3.3 加强科学管理3.3.1 编制设备设施维护保养制度双电源控制柜维护保养：定期清理灰尘，以免灰尘过多受潮引起放电短路；检查空开断路器在运行中有无异响，定期进行分断测试，避免失灵；定期查看电缆安装点有无松动、烧黑及异味；定期保护性测试双路电源控制器是否可以自动投切送电。3.3.2 自动控制柜维护保养部分内容与双电源控制柜相同，此外需要定期检查运行电压电流是否在正常范围；检查运行系统有无报警信息；定期查看变频器是否有故障报警或异响过热问题。3.3.3 污水泵维护保养与维护定期检查泵轴端盖有无漏水，运行有无异响，若出现则分解水泵检查水泵轴封及电机轴承；定期通过水泵检查孔对内部叶轮是否存在异物进行目检，有杂物使用钩子取出或分解水泵壳体；定期检查散热风扇是否正常，清扫扇叶积尘；东、西泵定期进行转换使用，确保水泵磨损率保持相同；关注泵体运行电流与电压是否正常，可提前对水泵叶轮状态进行评估；电动机定期进行加油润滑。3.3.4 外围配件维护保养泵出口压力传感器如果使用中压力变小或不准确，需要检查电源及测试口管道有无堵塞；投入式液位计需要定期拉出清洗表面污物，避免测量元器件遮盖，并检查液位数据是否处于正常状态；机械液位计需要定期对限位开关进行除锈防腐处理。3.4 建立科学性运行模式通过以下优化运行模式改善沉积现象：加强工业园区污水管线的规律性维护，管道工不定期对污水管线进行巡视，发现沉积现象严重的管段及时疏通清理，避免堵塞。对存在倒坡和易发生堵塞的管线要定期进行巡视与清掏，降低下游管路的固体颗粒悬浮物排入量。调低污水提升泵站的抽排液位深度，根据投入式液位计可精准测算污水集水池绝对液位，通过测绘外线污水管道管底标高，可在泵正常运行基础上保证上游污水管道露出管底，提高管道内流速及污水冲刷时间，改善沉积现象。优化变频器运行频率，合理设置提升泵出口压力与流量，确保泵站下游污水管道的冲刷效果，减少整个工业园区的污水沉积现象。设置多种雨季保护运行模式，针对雨季液位长期处于高限运行状态，将保护运行模式分为四个级别，一级为单泵 40Hz 运行，二级为单泵 50Hz 运行，三级为双泵 35Hz 运行，四级为双泵 40Hz运行，确保集水池处于安全液位。4 结语工业园区污水提升泵站管理是一项重要的工作，不仅仅是对人员、设备进行管理，同时也包括制度管理与技术管理。在实际的管理工作中，要充分发挥技术管理优势，将人员依赖性降到最低，通过自动化系统，实现设备设施安全性、可靠性及运行能力的大幅提升；面对复杂的污水系统，要充分把握污水提升泵站的核心地位，积极学习先进的科学技术，结合相关的维护维修管理措施，制定出满足整个工业园区污水系统运行的泵站运行管理模式，确保工业园区污水系统的正常运行。参考文献1 王继明,周丹.城市排水管道污水水质的变化过程 J.环境与科学技术,2007,30(8):112-114.2 石山.西安市污水管网沉积物形成规律及影响因素研究 D.西安建筑科技大学,2015.作者简介张楠（1985-）,女,汉,山西太原人,硕士研究生,研究方向为某工业园区污水提升泵站系统改造与科学管理。