關于水利泵站設計及其安全運行的研究

夏雷

（廣州市宏濤水務勘測設計有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著我國水利工程的發展，現今已經在全國范圍內建立了大型泵站，各個地區抵御風險的能力得到了大幅改善，而且我國水利泵站的應用模式已經從傳統模式轉變成為自動管理模式，其實現了對于泵站安全運行的實時監督。本文以廣東某水利泵站的設計以及安全運行情況對泵站的設計流程和運行管理進行分析，以便能夠實現對于泵站運行安全的管控。

1 水利工程泵站運行管理的問題

我國對于建立水利泵站具有較為豐富的經驗，但是由于水利泵站的應用模式較為單一以及傳統，導致其泵站的管理存在一定的問題，使得泵站運行處于不穩定的狀態，以至于影響了水利泵站的運行。

1.1 設計存在缺陷

由于我國水利泵站的建設時期較早，一些泵站在建設時采用的技術較為落后，再加上建設資金的短缺導致泵站的建設無法達到國家水利工程的建設標準，以至于在泵站投入使用后，其泵站零部件出現損壞的概率較大，從而影響了泵站運行的安全性以及穩定性。在對泵站進行設計的過程中，一些設計人員基于對設計成本的考慮，導致在泵站設計時其出現了不合理性，使得泵站運行受到一定程度的影響。

1.2 缺乏完備的管理體系

我國水利泵站的運行存在重建設輕管理的問題，而且因為一些管理人員的素質較低，對于水利泵站管理缺乏經驗，甚至一些泵站尚未建立完備的管理制度以及體系，于是導致泵站的管理效率較為低下。因為泵站在運行的過程中缺少必要的資金，導致其無法吸收到高素質的人才，以至于降低了泵站運行的管理水平。

1.3 操作技術水平較低

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

1.4 泵站運行不穩定

在對水利泵站進行建設的過程中，其主要采用的是鋼窗結構，所以泵站在運行時極易受到雨水以及空氣的腐蝕，一旦長時期地被使用，其就會出現損壞，降低了泵站系統運行的靈敏度[1]。另外泵站基礎設備其損壞程度較高，致使其生產建設的要求無法得到滿足，而且隨著使用年限的增加導致泵站無法正常運行。

2 水利工程泵站設計

為了保證水利工程泵站的安全運行，在對其進行設計的過程中應當嚴格按照施工建設的流程和掌握工程設計的關鍵，以便提升水利工程泵站設計的合理性以及科學性，使得水利泵站的設計成果得到切實保證。

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送至出水池當中，經由輸水隧洞以及輸水管道將水源運送至指定地點[2]。因此在設計泵站時要對其流量進行精確計算，以便能夠完成上述流程。

圖1 提水泵站

2.2 工程布置

本次泵站的建設位于重力壩后，因此在測定廠房的總軸線時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。在布置泵站時需要將泵站布置在廠房左側的位置，而將變電站布置在廠房右側的位置，以便能夠保證泵站與廠房相鄰，使得水源能夠經由進水壓力管道實現引水[3]。在建設泵站時需要保證泵站的高程大約為295.3m，其引水管需要設置兩根，待至其進入主廠房后，其水源能夠直接匯入至出水總管當中，以免遇到挑流沖坑的情況。在布置壓力鋼管時，需要沿著河流的右岸設置兩處轉彎段，以便能夠實現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

對主廠房進行設計，其需要保證廠房的尺寸達到相應的要求，并且在設置泵站時，還應當在廠房內設置3 臺臥式離心泵，并保證每臺離心泵都有相配套的電機，以便保證泵站能夠安全運行。同時在設置進水管以及出水管時應當將其中心線高程的距離設置為290.4m，并保證底板以及頂高程分別為276.5m 以及293.4m。廠房裝備設置參數如表1 所示。在設計廠房的過程中還應當布置排架以及排架柱。另外需要在主廠房的左側位置布置安裝間，并為其機組設置相對應的安裝以及檢修場地選擇與廠房相適應的起重設備，以便能夠保證廠房的建設達到相應的建設標準。

表1 廠房裝備設置參數

2.4 副廠房

副廠房需要布置在電站的左側，而且在布置副廠房時應當采用與主廠房連通的方式，并基于副廠房建設的規格和尺寸，使其與底板高程具有一定的適配性。在布置副廠房時應當保證在副廠房內設置中心控制室、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 進水建筑

泵站的運行需要利用引水管（圖3）以便能夠實現水庫的直接取水。本次泵站在設計過程中，總計采用兩根壓力鋼管，一根的直徑為80cm，而另一根的直徑則需要達到84.5cm，并將兩根壓力鋼管進行匯總，使其交匯在同一總管上與水泵進行連接。要想保證壓力鋼管能夠處于正常的運行狀態，應當保證水頭設置為78.0m，并且要保證整根壓力管道總共有7 處轉角，其中需要包括水平轉角以及豎向轉角，并為其設置7 個鎮墩。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，需要將管道的埋設深度控制在0.3m 的范圍之內，并基于河道的沖刷情況適當地增加管道的埋設深度。如果埋設的地勢較為平緩，則需要在河道的底部鋪設厚度大約為0.3m 的砂墊層，以便保證管道能夠正常運行。

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水流以及消能的作用，因此在設置出水池時，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計預制蓋板以及進人孔，以便能夠為出水池的檢修提供便利。要想降低冬季低溫對于水池內水源的影響，需要在水池蓋板上覆蓋厚度大約為2m 的碎石土，以便達到保溫的效果。

圖4 出水池

3 水利工程泵站安全運行措施

如果要想保證水利泵站安全運行，除了要對其設計流程進行監管外，還應當在泵站安全運行的過程中對其運行進行監管，為其制定完備的管理制度，并與各部門進行協同合作，以便提升水利泵站運行的安全性以及穩定性。

3.1 加大水利泵站安全培訓力度

在對水利泵站進行安全管理的過程中，需要依照相關的管理制度，基于各個管理崗位為泵站設置相對應的安全管理流程，以便使得水利泵站的安全管理工作順利開展。在對水利泵站運行進行監管的過程中，需要對進出人員進行嚴格地審查，保證泵站的運行速率。作為泵站管理的工作人員要定期對泵站的設備以及啟重工具進行定期審查，以便保證設備運行的穩定性。另外管理人員應當加強檢查工作的力度，并對泵站的運行流程采用對應的監管模式，以免因人員的違規操作對泵站運行的安全性造成一定程度的影響，使得泵站的運行安全得到保障[4]。管理人員在對泵站進行監管的過程中，需要對機電設備以及保險裝置進行檢查，并為其提供相應的安全設施，使其設備的運行安全得到保障。工作人員還需要使用防護用品，并依照相應的安全操作流程對設備做好全面地檢查，及時地發現設備的異常情況。

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行需要提升對于水利泵站管理的力度，降低水利泵站運行中安全隱患發生的概率。對水利泵站的運行進行全方位地管理，為其制定全方位的規劃和做好統籌管理工作，以便使得泵站各個環節都能得到監管。管理人員要加強對水利泵站各個機組以及交配電等設備的維修管理力度，盡可能延長設備使用的年限，以便能夠依照設備運行的章程以及規則，對設備進行檢查并及時地對機械設備故障采取對應的措施。另外管理部門還需要依照設備的運行情況完善設備檢查制度，以便管理人員能夠嚴格按照規范對設備進行檢查，保證檢查工作開展的有序性[5]。泵站運行系統要以滿足用戶需求為準則，以便提升泵站運行的經濟性，實現對于各個設備的有效調度，保證其設備運行處于最佳狀態。

3.3 各部門協同合作

水利泵站的運行涉及多個部門，因此要想保證水利泵站運行的安全性以及穩定性需要提升各個部門對于水資源調配的效率，并基于市場對于水利泵站運行的需求對水利泵站的運行進行分級管理，以便提升用水計劃與水利泵站運行的適配性。作為水利泵站的管理部門要在水泵站運行的過程中引進先進的技術，時刻監測設備是否能夠正常開啟關閉，以便能夠及時地發現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備能夠得到保養和管理[6]。另外對于進入水泵站的人員進行檢查，嚴禁非工作人員進入施工場所，在管理過程中還應當保證其場所內部無雜物。如果在監察的過程中發現工作人員存在違規行為要依照規定對其進行嚴格處罰，以便為泵站的運行安全提供保障。

4 結語

總而言之，把控水利泵站的設計流程是保證水利泵站運行的基礎，而采取嚴格的管理措施則是泵站運行安全的重要保證。所以作為泵站的管理人員應當對泵站中存在的問題進行分析，從不同維度對泵站的問題進行解決，以便能夠保證泵站運行的安全性，同時作為管理單位要對管理泵站系統的人員進行培訓，提升其技術水平以及理論知識水平，以便能夠為水利泵站的安全運行提供保障，使得泵站運行的安全管理制度發揮切實的效用。