一體化預(yù)制泵站最早起源于歐洲當(dāng)?shù)亟陙?span lang="EN-US">,隨著小流量、低揚(yáng)程的提水需求增加因其集成化程度高、施工容易且工期短、后期運(yùn)維方便、自動化控制便捷等優(yōu)于傳統(tǒng)泵站的諸多優(yōu)點(diǎn)，逐漸在國內(nèi)出現(xiàn)了眾多的應(yīng)用實(shí)例，適用于水環(huán)境治理工程、農(nóng)村供水治污工程和城市雨洪調(diào)蓄工程等。

但當(dāng)下一體化預(yù)制泵站設(shè)計(jì)圖紙基本由生產(chǎn)廠家提供，設(shè)計(jì)單位容易忽視其基本設(shè)計(jì)要求與運(yùn)行規(guī)律。目前針對一體化預(yù)制泵站工藝設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)較少，例如王夢月對上海浦東新區(qū)某村一體化污水提升泵站的計(jì)算過程進(jìn)行了展示;李進(jìn)軍等對張家港市靜脈科技產(chǎn)業(yè)園一體化污水提升泵站的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹;任亮國對渤海區(qū)域某一體化雨水泵站組合設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述;孟令智中總結(jié)了一體化泵站的優(yōu)勢和設(shè)計(jì)注意問題;孟凡有等以某一體化泵站為例詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)過程及施工注意事項(xiàng)。已有文獻(xiàn)在一體化泵站工藝設(shè)計(jì)流程的全面性和系統(tǒng)性上不夠完整，在高集成度下一些設(shè)計(jì)參數(shù)、要求被忽略，造成了設(shè)計(jì)盲區(qū)。

為了幫助工程師更好地掌握一體化泵站設(shè)計(jì)的主要參數(shù)和運(yùn)行規(guī)律，作為平時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)的指導(dǎo)，通過整合一體化泵站的現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和圖集，對關(guān)鍵步驟、參數(shù)確定和設(shè)計(jì)流程進(jìn)行梳理，對規(guī)范和多本圖集做了總結(jié)比對，較為全面系統(tǒng)地歸納出一體化泵站設(shè)計(jì)的主要流程，對目前尚有不同意見的集水池有效容積的計(jì)算提出復(fù)核方法，并給出三大液位的一般控制程序等內(nèi)容。

一體化預(yù)制泵站設(shè)計(jì)流程

根據(jù)《19CS03-2一體化預(yù)制泵站選用與安裝(二)》《20CS03-1 一體化預(yù)制泵站選用與安裝(一)》《21CS03-3 一體化預(yù)制泵站選用與安裝(三)》“-8 三本圖集，目前可供選擇的一體化雨水、污水泵站(單簡)流量和揚(yáng)程范圍如下表1。

一體化泵站主要由筒體、潛污泵、格柵、液位計(jì)、沖洗閥、進(jìn)出水管路、控制柜、通風(fēng)系統(tǒng)等組成，一般分為干式和濕式兩種形式，因濕式泵站適用于用地緊張的情況且運(yùn)行維護(hù)簡單，其應(yīng)用更廣。簡體目前的材質(zhì)主要有三種，分別為GRP(玻璃鋼)、HDPE(高密

度聚乙烯)和 HMPP(高模量聚丙烯)，當(dāng)下GRP 材質(zhì)的殼體應(yīng)用較多。一體化泵站的立面及主要設(shè)施如圖 1。

2.1 工作環(huán)境

2.1.1 地基處理相關(guān)要求

根據(jù)筒徑劃分，地基處理的方式見表2,圖集使用時(shí)的地基承載力要求、土質(zhì)狀況和抗震設(shè)防要求見表3。

2.1.2 泵站底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求泵站底座結(jié)構(gòu)為防止水泵固定處產(chǎn)生震動和共振，需進(jìn)行防震復(fù)核，同時(shí)考慮地下水對筒體的影響，進(jìn)行抗浮復(fù)核，處理方式及要求見表 4。

2.1.3 頂蓋設(shè)計(jì)要求頂蓋設(shè)計(jì)主要包括頂蓋高程確定和頂蓋承載力要求復(fù)核，分別見表5、表6.

2.2 水泵選型

根據(jù)需要一體化泵站的流量和揚(yáng)程可以在圖集選型表中確定主要參數(shù)，進(jìn)行后續(xù)集水池有效容積及液位的計(jì)算。張孔峰四認(rèn)為當(dāng)下一體化泵站的有效容積確定依據(jù)不足，胡凱 [0對一體化泵站的有效容積進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。基于此，綜合規(guī)范和圖集要求，通過集水池有效容積確定有效水深，進(jìn)而確定三大液位后，利用 19CS03-2 和 20CS03-1 圖集中“進(jìn)水管內(nèi)底距筒底最小高度”這一參數(shù)復(fù)核三大液位，最終再反推有效容積和有效水深。以某一體化雨水泵站為例，已知流量為1350m'hh,揚(yáng)程為 12m。主要選型參數(shù)如下表7。

2.3 工藝設(shè)計(jì)

2.3.1集水池有效容積的初步確定及復(fù)核

條件

有效容積的確定公式如下:

(2)式中，"為集水池有效容積，m’;Q。為一體化泵站中最大單泵設(shè)計(jì)流量，m'h;

為水泵每小時(shí)最大啟停次數(shù)。Z

《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014)中規(guī)定自動控制水泵每小時(shí)不超過6次，而對于一體化泵站中水泵因配備高啟停次數(shù)電機(jī)，目前一般最大允許啟停次數(shù)為10~30次，所引用圖集也依據(jù)此條說明。集水池有效容積及有效水深初步確定如下表 8.

復(fù)核條件:污水泵站集水池有效容積需大于等于最大單泵5min 的出水量，雨水泵站集水池有效容積需大于等于最大單泵 30s的出水量。復(fù)核后滿足條件，故初步確定集水池最小有效容積為4.00m，有效水深為0.42m。

2.3.2 集水池內(nèi)三大液位的確定、復(fù)核及液位控制

集水池內(nèi)三大液位由低向高依次是停泵液位、啟泵液位和報(bào)警液位。各液位確定方式及初步計(jì)算結(jié)果見表 9。

復(fù)核條件:啟泵液位=Max(初算結(jié)果進(jìn)水管內(nèi)徑+進(jìn)水管內(nèi)底距簡底最小高度)取進(jìn)水管為鋼混Ⅱ級管，管徑DN800，壁厚為80mm，則內(nèi)徑為0.64m，故啟泵液位=Max(1.14,1.74)=1.74m,報(bào)警液位為 1.84m.三大液位確定后計(jì)算最終有效水深=啟泵液位-停泵液位 =1.02m，有效容積為 10m'，水泵每小時(shí)最大啟停次數(shù)為 12次，均滿足要求。因三臺水泵，故設(shè)置1#、2#、3#水泵液位控制程序，遵循“先開先停，后開后停”的原則，液位一個(gè)閉環(huán)控制流程如下:泵站進(jìn)水，液位持續(xù)升高，待液位升至進(jìn)水管內(nèi)底高程(即1#啟泵液位)1#泵開啟，液位繼續(xù)升至進(jìn)水管中心線高程(即2#啟泵液位)2#泵開啟，液位繼續(xù)升至進(jìn)水管內(nèi)頂高程(即3#啟泵液位)3#泵開啟，液位繼續(xù)升高時(shí)觸發(fā)報(bào)警液位，控制進(jìn)水閘閥或出水閘閥;待液位持續(xù)下降，降至3#啟泵液位時(shí)不做處理，降至2#啟泵液位時(shí)關(guān)閉1#泵，降至 1#啟泵液位時(shí)關(guān)閉2#泵，液位持續(xù)下降至停泵液位時(shí)關(guān)閉 3# 泵。在實(shí)際運(yùn)行過程中，自動進(jìn)行多輪循環(huán)啟停，此種設(shè)置可減少單泵每小時(shí)啟停次數(shù)，以延長水泵使用壽命。

2.3.3 格柵選擇

因一體化泵站中所用格柵尺寸相對較小，可依據(jù)圖集直接選定型號規(guī)格，若需特殊設(shè)計(jì)時(shí),可按《給排水設(shè)計(jì)手冊-第5冊城鎮(zhèn)排水》5.1節(jié)計(jì)算。格柵選擇及適用條件如下表 10。

2.3.4 導(dǎo)流板和泵坑

對于簡井>3m 的濕式一體化泵站需要設(shè)置導(dǎo)流板，以保證良好的進(jìn)水流態(tài)。同時(shí)相比較于傳統(tǒng)泵站清污，一體化泵站一般通過設(shè)計(jì)流態(tài)有利的泵坑形狀來實(shí)現(xiàn)自清潔。導(dǎo)流板和泵坑的設(shè)計(jì)一般通過 CFD仿真模擬,例如馮俊豪!2基于市場上泵站產(chǎn)品對泵坑進(jìn)行了優(yōu)化模擬和雜質(zhì)排出分析，應(yīng)用在賽萊默公司的新泵站中:胡凱3提出在水泵出水管道加設(shè)旁支管，噴射高速水流沖刷簡壁的反沖洗裝置等等。實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)廠家提供的產(chǎn)品性能考慮。

總結(jié)

一體化預(yù)制泵站因較于傳統(tǒng)泵站具有諸多優(yōu)勢而勢必會被廣泛使用，工程師應(yīng)當(dāng)掌握一體化泵站的基本設(shè)計(jì)要求和運(yùn)行規(guī)律。通過總結(jié)當(dāng)下一體化泵站的應(yīng)用及設(shè)計(jì)實(shí)例，整合相關(guān)規(guī)范和最新圖集，較為完整系統(tǒng)地闡述了一體化泵站的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，主要包括一體化泵站的形式、地基處理要求、頂蓋和底板設(shè)計(jì)要求、集水池容積計(jì)算復(fù)核、三大液位計(jì)算復(fù)核及控制程序、格柵選擇、導(dǎo)流板和泵坑說明等內(nèi)容。

隨著產(chǎn)品性能不斷提升，集成化、自動化程度逐漸加高，一體化泵站的應(yīng)用和設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，爭取使其發(fā)揮出愈加穩(wěn)定、高效的性能。環(huán)節(jié)的平衡加藥控制。

電平衡分析系統(tǒng)

電平衡分析控制系統(tǒng)是分析研究制水廠主要生產(chǎn)用電和輔助用電以及損耗，充分發(fā)揮各種用電設(shè)備的效能，以達(dá)到高效低耗的運(yùn)行管理。電平衡分析具有功能:分析進(jìn)水用電量供水用電量，分項(xiàng)輔助用電量，分項(xiàng)非生產(chǎn)用電量等整個(gè)水廠的用電參數(shù)的小時(shí)、日、月等數(shù)值;按給定的模型運(yùn)算公式，計(jì)算出總用電量、線損量、總電基、出力率以及總的電耗費(fèi)用;以小時(shí)、日、月的表格的形式，反映以上各個(gè)分析結(jié)果;以各種形象的圖形展示形式顯示各項(xiàng)結(jié)果;得出需要查證的問題，供查找和發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)和問題

總結(jié)與展望

智慧水廠不等于全自動水廠、無人水廠而是利用信息化智慧運(yùn)管平臺，打造透明立體凈水工廠;把水廠運(yùn)管相關(guān)人-物-事的相關(guān)信息整合在智慧大腦上進(jìn)行綜合管理;充分利用物聯(lián)網(wǎng)信息采集技術(shù)手段，全面感知水廠的運(yùn)行工況;通過高效的工藝設(shè)備、控制系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)確保安全可靠供水;利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析、專家模型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水廠高效節(jié)能運(yùn)行;利用平臺打造國內(nèi)領(lǐng)先的工業(yè)4.0的頂級水廠。最終實(shí)現(xiàn)全廠的無人化，關(guān)鍵工藝、電氣和自控設(shè)備的節(jié)能，水廠的藥耗和水耗的降低，設(shè)備的保障率提高，應(yīng)急處置能力提升，監(jiān)視監(jiān)管的移動化和遠(yuǎn)程化;以智慧水廠的運(yùn)管平臺為核心，進(jìn)行模板化的復(fù)制、整合和延伸;打破公司和水廠多層的管理層級，形成統(tǒng)一的制水智慧運(yùn)管模式。