水量實測法校驗地鐵區(qū)間隧道水泵實際工況

廖權(quán)明

（廣州市地下鐵道總公司，510380，廣州∥工程師）

水量實測法校驗地鐵區(qū)間隧道水泵實際工況

廖權(quán)明

（廣州市地下鐵道總公司，510380，廣州∥工程師）

介紹了地鐵區(qū)間隧道水泵實際工況校驗的計算方法。即：通過測量地鐵區(qū)間隧道泵房的進(jìn)水量，計算水泵實際排水量，并以此校驗水泵及管路實際工況。該方法計算和校驗方法較為方便、簡單，具有可操作性，且計算結(jié)果比較準(zhǔn)確，適合各城市地鐵線路專業(yè)技術(shù)人員用以校驗地鐵區(qū)間隧道水泵運(yùn)行工況。

地鐵隧道；水量實測；校驗

Author'saddressGuangzhou Metro Corporation，510380，Guangzhou，China

1 地鐵區(qū)間隧道排水系統(tǒng)概況

地鐵區(qū)間隧道排水系統(tǒng)主要由區(qū)間排水泵房（包含集水井、水泵、管道及附件）、地面壓力井、管道檢修井等設(shè)備設(shè)施組成。其作用是將地鐵區(qū)間匯集到集水井內(nèi)的結(jié)構(gòu)滲漏水及事故處置過程中產(chǎn)生的消防廢水通過水泵提升，再經(jīng)過地面壓力井消能后排入城市雨水管網(wǎng)，以確保地鐵隧道區(qū)間積水及時排除，保證地鐵正常運(yùn)營。每一個地鐵區(qū)間隧道基本上都獨(dú)立設(shè)置一套排水系統(tǒng)，只有極少數(shù)區(qū)間積水排入臨近車站廢水泵房。泵房設(shè)在地鐵區(qū)間隧道線路下坡道的最低處，泵房內(nèi)一般設(shè)置2～3臺相同型號規(guī)格的潛水泵，平時“一用一備”或“一用二備”，采用并聯(lián)方式連接。

2 地鐵區(qū)間隧道水泵工況校驗的必要性

從國內(nèi)某大城市地鐵線路的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，幾乎每條線路都發(fā)生過由于水泵運(yùn)行或管路過流能力不足等問題，造成地鐵區(qū)間隧道因被水淹而搶修的案例，進(jìn)而導(dǎo)致列車晚點(diǎn)甚至線路停運(yùn)。因此，必須定期對地鐵區(qū)間隧道排水系統(tǒng)的核心部分——水泵的運(yùn)行工況進(jìn)行校驗，并根據(jù)校驗的結(jié)果采取針對性措施，做到事前控制。一方面，通過定期校驗水泵運(yùn)行工況，可以盡早發(fā)現(xiàn)泵組的排水能力能否滿足設(shè)計要求，以保證地鐵區(qū)間隧道匯集的廢水能夠及時排除，避免水淹道床而導(dǎo)致列車停運(yùn)的事件發(fā)生。另一方面，可以科學(xué)掌握水泵工作狀態(tài)，通過過程控制，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大；同時，為設(shè)備年度評價提供科學(xué)的依據(jù)，避免提前盲目報廢或大修，從而節(jié)省大量維修成本。

3 水泵實際排水量計算方法及步驟

3.1 計算排入集水井的總水量

通過查找竣工圖紙或?qū)嵉販y量泵房集水井的尺寸，可得到集水井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。一般情況下，只要得知集水井的長、寬即可。假設(shè)某一泵房集水井的長為l（m）、寬為b（m），則集水井的面積s=lb（m2）。在此基礎(chǔ)上可測量靜態(tài)（停泵時）一定時間t（min）內(nèi)集水井水位上升的高度h（mm）。全天（24 h）排入該集水井的總水量為Q=［sh/（1 000t）］×60× 24=1.44sh/t（m3）。

3.2 確定水泵運(yùn)行時間

以2臺水泵并聯(lián)運(yùn)行為例，通過車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的記錄，可收集到每臺水泵全天（24 h）的總運(yùn)行時間及每次運(yùn)行的時間：A泵全天運(yùn)行時間總計為tA總，每次運(yùn)行時間為tA；B泵全天運(yùn)行時間總計

為tB總，每次運(yùn)行時間為tB。

3.3 計算水泵實際排水量

如果在水泵正常抽排的情況下地鐵區(qū)間隧道水位不上升，由此條件可得知：由地鐵區(qū)間隧道進(jìn)入該泵房集水井的水量與水泵總排出量基本相等。如果水泵總排出量小于集水井進(jìn)水量，水位將不斷上升，一定時間內(nèi)將導(dǎo)致區(qū)間被水淹。因此，A、B泵每天運(yùn)行抽排總水量為1.44sh/t（m3）。

假設(shè)A泵實際工作流量為QA，B泵實際工作流量為QB，則有：tA總QA+tB總QB=1.44sh/t。

同時，根據(jù)A、B泵啟動都是由同一浮球控制，即每次啟停水位相同的原理，則有tAQA=tBQB。

基于以上分析可得出：

4 工程實踐

2012年1月11日，凌晨3：00至4：40，對廣州地鐵8號線新磨區(qū)間（新港東至磨碟沙區(qū)間）的水量及水泵與管路工況進(jìn)行了校驗。

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：該區(qū)間泵房集水井長4.4 m、寬3 m，集水井面積為13.2 m2。

（2）靜態(tài)（停泵時）進(jìn)水量：從凌晨3：36-3：49，歷時13 min，水位上升60 mm。則全天排入集水井的總水量為1.44sh/t=87.73 m3。

（3）水泵實際排水流量計算：根據(jù)2012年1月10日EMCS（設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)）線網(wǎng)每日區(qū)間水泵運(yùn)行情況統(tǒng)計報表可查知：新磨區(qū)間A泵（型號WQK21-29-4，流量21 m3/h，揚(yáng)程29 m，功率4 k W）一天總共運(yùn)行79 min（即1.32 h），每次運(yùn)行約11 min；B泵（與A泵型號規(guī)格相同）一天總共運(yùn)行85 min（即1.42 h），每次運(yùn)行約14 min。由式（1）、式（2）可得，QA=36 m3，QB=28.3 m3。

（4）水泵實際工況確定：根據(jù)水泵采購合同，查得WQK21-29-4水泵性能曲線。根據(jù)水泵性能曲線，當(dāng)A泵實際工作工況點(diǎn)為流量36 m3/h、揚(yáng)程19 m時，對應(yīng)于水泵性能曲線上的工作效率約為38%；B泵實際工作工況點(diǎn)為流量28.3 m3/h、揚(yáng)程25 m時，對應(yīng)于水泵性能曲線上的工作效率約為50%。水泵工作效率是表征水泵選型和工作是否經(jīng)濟(jì)，不代表排水能力。

根據(jù)以上計算分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）水泵實際工況點(diǎn)與銘牌上標(biāo)明的相關(guān)參數(shù)有出入，表明水泵實際工況點(diǎn)因現(xiàn)場的具體安裝環(huán)境的影響而發(fā)生了偏移。

（2）水泵實際排水能力均大于其額定流量。目前該水泵的排水能力滿足區(qū)間排水能力要求，現(xiàn)階段不會因水泵排水能力不足導(dǎo)致地鐵區(qū)間隧道被水淹。

（3）2臺水泵工作效率較低，經(jīng)濟(jì)性不高。

5 地鐵區(qū)間隧道水泵工況校驗方法的推廣及應(yīng)用范圍

（1）上述的計算和校驗方法較為方便、簡單，具有可操作性，且計算結(jié)果比較準(zhǔn)確，適合各城市地鐵線路專業(yè)技術(shù)人員用以校驗地鐵區(qū)間隧道水泵運(yùn)行工況。

（2）該方法只適合在平時水量穩(wěn)定或變化量不大條件下的測量和應(yīng)用。對于水量變化較大（如大量雨水進(jìn)入、地下突然涌水或消防時排水等）情況，此種計算和校驗方法不適合。

（3）用該方法計算出來的水泵運(yùn)行工況點(diǎn)是否貼近真正的實際工況點(diǎn)，取決于實地水量測量的準(zhǔn)確性（即單位時間內(nèi)水位上升的高度測量值是否準(zhǔn)確）。

（4）該計算方法在建立等式tAQA=tBQB時，由于水泵每次運(yùn)行時間不同，因此，每次啟停時抽排的水量有稍微偏差。經(jīng)過核算，在目前地鐵區(qū)間隧道正常結(jié)構(gòu)水滲漏量的情況下，此偏差可以忽略不計，對計算結(jié)果沒有影響。

（5）該計算和校驗結(jié)果可以作為地鐵檢修人員判斷水泵、管路及閥門等附件組成的排水系統(tǒng)是否滿足現(xiàn)場排水需求的標(biāo)準(zhǔn)，亦可作為判斷水泵實際工況點(diǎn)及效率的依據(jù)，以及專業(yè)技術(shù)人員對水泵進(jìn)行年度鑒定的參考依據(jù)。

6 結(jié)語

地鐵區(qū)間隧道排水系統(tǒng)正常與否關(guān)系到列車能否正常運(yùn)營。作為排水系統(tǒng)最主要的設(shè)備——排水泵及其管路，由于受其安裝環(huán)境、安裝空間及檢修作業(yè)時間的影響和限制，異常情況不易被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而會造成區(qū)間隧道被水淹，因此，通過簡單、方便、快捷的方法對水泵及管路運(yùn)行質(zhì)量和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行校驗，及早發(fā)現(xiàn)異常并予以防范就顯得尤為關(guān)鍵。本文所介紹的計算和校驗方法，能夠較好地解決這一問題，同時也為廣大地鐵技術(shù)管理人員和維修人員提供了計算依據(jù)和判斷依據(jù)。

［1］ 廣州市地下鐵道總公司.廣州地鐵2號線首期工程潛污泵設(shè)備采購合同（JS2-B-CG-QWB-01/05/18-772）［R］.廣州：廣州市地下鐵道總公司，2001.

［2］ 何宗華，汪松滋，何其光.城市軌道交通車站機(jī)電設(shè)備運(yùn)行與維修［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

［3］ 姜乃昌.水泵及水泵站［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

［4］ 廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營事業(yè)總部.EMCS系統(tǒng)線網(wǎng)每日區(qū)間水泵運(yùn)行情況統(tǒng)計表［R］.廣州：廣州市地下鐵道總公司，2012.

PumpWorking Condition in Metro Tunnel Checked by Flow Measurement

Liao Quanming

The calculation method for actual working condition of pump in metro tunnel is introduced，which calculates the actual displacement of pump by measuring water inflow into the subway pump house，and checks the actual working condition of the pump.This method is simple and applicable with precise testing results，and could be adopted bymetro operation management personnel for checking the pump working condition in metro tunnels.

metro tunnel；flow measurement；check

TU 992.225：U 231

2012-11-28）