水利工程職稱論文發(fā)表區(qū)間水患綜合治理淺談

　　摘要：深圳地鐵蛇口線自運(yùn)營(yíng)以來，赤灣-蛇口港區(qū)間來水量大，水泵不堪重負(fù)，多次高水位報(bào)警，故障頻發(fā)，水漫道床事件屢次發(fā)生，時(shí)刻威脅著地鐵行車安全。運(yùn)營(yíng)期間，人員對(duì)設(shè)備檢修從時(shí)間和空間上都受到限制，應(yīng)急處理收效甚微。在保障不影響地鐵正常運(yùn)營(yíng)的前提下，從管理、設(shè)備等方面進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到系統(tǒng)的冗余，取得水患治理的預(yù)期目標(biāo)。

　　關(guān)鍵詞：隧道,水患,綜合治理

　　1.前言

　　深圳市地下水較豐富，尤其是蛇口線赤灣-蛇口港區(qū)間臨近海區(qū)，軌行區(qū)內(nèi)來水量最高時(shí)可達(dá)700 m3/d。軌行區(qū)內(nèi)排水能力不足，供電、監(jiān)控系統(tǒng)等都存在著隱患，設(shè)備一旦發(fā)生故障，隨時(shí)都會(huì)影響到列車的安全運(yùn)行。如何才能長(zhǎng)治久安地解決水患問題?

　　2.原因分析

　　赤灣-蛇口港區(qū)間主廢水泵房上下行線之間設(shè)置，距離蛇口港站400 m，位于蛇口線始發(fā)端。泵房?jī)?nèi)集水池長(zhǎng)3m，寬2.5m，深4.2m，最大集水量為31.5m3，周期工作水量約15 m3。

　　原設(shè)計(jì)安裝為兩臺(tái)7.5kw水泵，由一面雙電源箱供電，一面控制箱控制，采用一控二方式，水泵間歇交替工作;運(yùn)行狀態(tài)由BAS系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)采集低、中、高水位、控制模式開關(guān)狀態(tài)等信號(hào)并進(jìn)行啟動(dòng)停止控制。

　　2.1外部原因

　　赤灣-蛇口港區(qū)間地處近海區(qū)，海水大量反滲，區(qū)間隧道滲水量大。現(xiàn)場(chǎng)我們通過測(cè)量主廢水泵房?jī)?nèi)集水池的水位在一定時(shí)間內(nèi)的變化,計(jì)算得出，平均區(qū)間每日來水流量達(dá)到500m3，相當(dāng)于20.83m3/h。

　　3.2設(shè)計(jì)原因

　　按設(shè)計(jì)原則，區(qū)間水泵主要用于抽排一般性結(jié)構(gòu)滲漏水，水泵運(yùn)行方式是間歇交替工作。觀察現(xiàn)場(chǎng)水泵運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)，區(qū)間來水量與單臺(tái)水泵排水量相平衡，使單泵一直工作，無法實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)泵切換交替運(yùn)行的情況，導(dǎo)致一臺(tái)水泵長(zhǎng)時(shí)間工作超時(shí)報(bào)警，而另一臺(tái)卻長(zhǎng)時(shí)不運(yùn)行的后果。

　　2.3供電系統(tǒng)分析

　　原設(shè)計(jì)采用一控二的方式?？刂葡鋬?nèi)元器件一旦發(fā)生故障，兩臺(tái)水泵均無法啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)水漫過高水位，發(fā)出高水位報(bào)警信號(hào)后，半小時(shí)左右就會(huì)發(fā)生水淹道床事故。

　　2.4監(jiān)控系統(tǒng)分析

　　BAS監(jiān)控存在以下的缺陷。

　　2.4.1缺少失電報(bào)警

　　根據(jù)設(shè)備隨機(jī)資料分析控制電路，當(dāng)失電故障發(fā)生后，BAS系統(tǒng)不能發(fā)出報(bào)警信息。只有當(dāng)集水池水上漲到高水位時(shí)，且在控制系統(tǒng)有電的情況下，直到高水位浮球動(dòng)作，才能發(fā)出報(bào)警。若浮球卡住，不能動(dòng)作，BAS系統(tǒng)也無法發(fā)出報(bào)警信息。

　　2.4.2 BAS系統(tǒng)自身故障

　　當(dāng)BAS出現(xiàn)系統(tǒng)性故障時(shí)，就無法監(jiān)控到區(qū)間水泵運(yùn)行的狀況;或當(dāng)BAS系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤報(bào)警時(shí)，運(yùn)營(yíng)期間機(jī)電人員無法到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)。

　　2.5水泵隱患分析

　　水泵實(shí)際運(yùn)行過程中存在著的超時(shí)運(yùn)行，啟動(dòng)頻繁，這些問題大大提高了發(fā)生故障(控制箱二次回路原件燒損、水泵漏水短路、軸封磨損嚴(yán)重、葉輪磨損嚴(yán)重等)的幾率，縮短水泵使用壽命，故障維修工作量增大。

　　由于區(qū)間水質(zhì)不良，水泵進(jìn)水口和出水口經(jīng)常堵塞，導(dǎo)致區(qū)間來水無法及時(shí)排出，從而發(fā)生水漫道床的險(xiǎn)情。

　　若出現(xiàn)雙泵故障或區(qū)間爆水管突發(fā)大水量的情況，現(xiàn)有水泵排水能力不足，無法快速排水，將會(huì)造成延長(zhǎng)搶修時(shí)間的后果。

　　3.治理方法及落實(shí)

　　3.1更改修程，設(shè)置刻度線，加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)控

　　首先，對(duì)檢修規(guī)程進(jìn)行修改，由原來的區(qū)間給排水月檢修改為重點(diǎn)區(qū)間主廢水泵房周檢，加強(qiáng)檢修密度，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，使作業(yè)有計(jì)劃性。

　　針對(duì)運(yùn)營(yíng)期間不能進(jìn)入軌行區(qū)，難以實(shí)地檢查設(shè)備的情況，進(jìn)行了兩種嘗試。一是在低壓控制柜內(nèi)檢測(cè)電流，以此來判斷水泵的運(yùn)行情況;二是在站外地面減壓井內(nèi)出水管處畫刻度線，通過出水大小、出水高度與刻度線的對(duì)比來判斷區(qū)間水泵的排水效果。第二種方法更便捷，更能直觀清晰的反應(yīng)水泵的運(yùn)行情況。

　　3.2控制風(fēng)險(xiǎn)處理對(duì)策：優(yōu)化控制

　　通過增加一面控制箱，增加一組浮球，來實(shí)現(xiàn)一面控制箱控制一臺(tái)水泵，有效避免了一個(gè)控制箱出現(xiàn)故障導(dǎo)致全部水泵停止運(yùn)行的情況。通過定期更換兩組浮球的高度，實(shí)現(xiàn)水泵的一用一備。當(dāng)常用水泵或一個(gè)控制箱故障不能排水時(shí)，隨著水位的升高，另一組浮球動(dòng)作，也可啟動(dòng)另外一臺(tái)水泵。

　　3.3監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)處理對(duì)策：增加遠(yuǎn)程硬線監(jiān)控

　　為化解監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)赤-蛇區(qū)間實(shí)際情況，建立了一套獨(dú)立于BAS系統(tǒng)之外的硬接線方式的冗余報(bào)警系統(tǒng)。

　　該冗余報(bào)警通過在區(qū)間泵房控制箱采集失電和高水位信號(hào)，通過電纜敷設(shè)傳送到車控室，在車控室設(shè)置一面報(bào)警箱，具有控制箱失電、高水位報(bào)警功能。水泵一旦出現(xiàn)故障，BAS監(jiān)控又不能及時(shí)反應(yīng)時(shí)，水位的上漲最終會(huì)觸發(fā)硬線報(bào)警，報(bào)警箱就能發(fā)出聲光報(bào)警，值班人員(24小時(shí))可以立即通知調(diào)度快速處理。

　　3.4排水能力風(fēng)險(xiǎn)處理對(duì)策：增加大功率水泵

　　原設(shè)計(jì)的兩臺(tái)7.5kw水泵僅能滿足一般情況下的區(qū)間排水，無法應(yīng)對(duì)區(qū)間爆水管等突發(fā)事件。經(jīng)過測(cè)算，增加兩臺(tái)水泵WQ50-40-15，以滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，相應(yīng)配套增加排水管路，水泵控制箱，更換大容量雙電源箱。

　　改造后，兩臺(tái)15kw水泵采用分箱控制模式運(yùn)行。原兩臺(tái)7.5kw水泵另設(shè)一組浮球控制作為搶修備用。當(dāng)新增水泵均不能工作時(shí)，原有作為搶修用水泵再自動(dòng)投入。新增水泵和原有水泵之間均為一用一備的關(guān)系，互為兩套獨(dú)立的設(shè)備系統(tǒng)，通過水位互錯(cuò)控制，又實(shí)現(xiàn)了互為備用的目的，以達(dá)到排水能力的冗余。

　　4.效果及推廣應(yīng)用

　　經(jīng)過一系列綜合治理后，各系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況良好。水泵運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比如下表所示：

　　從表中可以看出，水泵流量增大了60%，日運(yùn)行累計(jì)時(shí)間縮短了52.4%。從搶險(xiǎn)應(yīng)急角度來看，當(dāng)水位上升到集水池頂部(即從超高水位到水池頂板高度)為1.85 m，集水量為16.5 m3，忽略區(qū)間來水的情況下，則排水時(shí)間則從原來的32分鐘縮減到20分鐘，排水時(shí)間也大幅縮減，對(duì)搶修非常有幫助。

　　新增的硬線繼電器冗余監(jiān)視報(bào)警裝置，和已有的BAS系統(tǒng)成為區(qū)間水泵控制的“雙保險(xiǎn)”，在使用過程中發(fā)揮了比較突出的作用。

　　5.結(jié)束語

　　目前，赤-蛇區(qū)間水泵運(yùn)行穩(wěn)定，故障大大減少，達(dá)到治理水患的預(yù)期目標(biāo)。在赤-蛇區(qū)間水患綜合治理過程中，我們逐漸摸索出一套區(qū)間水患治理的方法。通過對(duì)赤-蛇區(qū)間水淹事故頻發(fā)、水泵故障原因的全面分析，制定出合理經(jīng)濟(jì)的方案，改造排水管路系統(tǒng)，優(yōu)化水泵控制系統(tǒng)，我們積累下豐富的經(jīng)驗(yàn)和留存了大量的數(shù)據(jù)。為區(qū)間類似水患治理，從技術(shù)和管理方面開闊出新的思路，為區(qū)間的水患整治和地鐵的三期建設(shè)提供了樣板實(shí)例和參考依據(jù)，具有借鑒意義。

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