城市泵站安全节能综合技术的研究

城市泵站安全节能综合技术的研究

龚磊

龚磊上海市城市排水有限公司白龙港第二污水输送分公司

【摘要】

城市越繁华，地下的排水系统就越复杂；如何确保地下污水正常输送？如何确保城市几百个泵站安全运行？提高地下排水系统的先进性是非常重要的因素。尤其是上海应该拥有最先进的地下排水系统。以此为目的是我们泵站安全节能综合技术需要研究解决的课题。

【关键词】节能技术、安全革新、综合管理

一、项目概况

城市泵站安全节能综合技术的研发，致力于建成了全国最新型的城市智能化排水技术。主要研究方向：

1、现有的城市排水泵站，动力循环格栅除污机以及有害气体抽风机是全天候无休止地运行，电能消耗太大，设备损耗也太大。我们的设备安全和人身安全所付出的成本太高，这和当今的节能减排，低碳经济大势向背。

2、很多排水输送泵站水位长期处于不稳当运行状态，造成机泵启停频繁，设备成本与人员成本均较大，且达不到节能降耗的要求。

3、很多城市排水泵站采取单人值守状态，安全系数很多，发生意外时无法及时上报，容易发生安全事故。

总的来说，这是一套包含泵站危险提醒响应以及为动力循环格栅除污机于排水泵节能环保的综合技术运用。

二、选择课题及选题理由

问题提出

1、安全是一切工作的基础，如何让确保排水泵站正常运行，创造人、设备和谐就必须从管理上下功夫。我们以排水泵站为基础，通过设备改造创新，提高人员素质，多管齐下，打造一座智能化安全泵站。

2、现有的城市排水泵站，动力循环格栅除污机以及有害气体抽风机日常都是手动控制开启或关停。按现有操作规程，为了确保人身安全，在泵站中，只要有一台泵机在运转，动力循环格栅除污机和有害气体抽风机就必须始终维持在开启状态。就这样为了及时清除水中的垃圾和保证人身安全，我们的所有城市排水泵站的动力循环格栅除污机和有害气体抽风机就只能全天候无休止地运行，电能消耗太大，设备损耗也太大。我们的设备安全和人身安全所付出的成本太高，这和当今的节能减排，低碳经济大势向背。

3、南干线六号泵站是污水南干线主干线系统中的末端泵站,现日均约有15万吨污水输送至白龙港水质净化厂。有污水泵4台，其性质为常输送泵站，泵站基本保持24小时不间断运行，是消耗电能的大户泵站。站控制水位为：开车3.00米，停车1.50米。由于泵站缺乏流量调节功能，，仅靠职工手动控制，导致泵机启动较为频繁。据统计，六号泵站每天开停车次数不少于20次。此外，由于泵站流量波动较大，因此运行水位长期谨慎的保持在2米。经测算最佳运行水位应为2.8米，且泵站出水口至白龙港水质净化厂处理池的爬升距离为7米，若能稳定在这一水位，便能缩短这一距离，减少开车台次，从而达到节能降耗、绿色低碳的目的。

三、设定课题目标

1、目标：应用了先进的电子技术和数据传输技术，建立泵站所有危险源和可能人为疏忽的危险工作区域的即时提醒和指示，采用声光图像等多种手段，主动预防，避免泵站单人值守时由于疏忽引发安全事故。同时加入人员紧急救助功能。调度中心及生产管理人员能通过远程监控对泵站可能出现危险情况掌握并及时提醒，以确保一线工作人员的安全操作和生产。

2、泵站泵机（2台）加装变频控制装置，使泵机的流量有不可调节变为可调节，泵站输送量可始终趋于一个平稳值，将大大减少泵站开停车台次，达到节约启动电流、减少工人劳动强度，降低设备损耗的目的。

3、动力循环格栅机能耗很高，而水道中的垃圾量不确定因素很多，垃圾时多时少；为了“有的放矢”地开启动力循环格栅机。

四、目标值：

1、增添重大危险源之高压设备语音提示及智能显示功能、重大危险源之集水井即时硫化氢浓度提示、安全防护措施之人员应急无线警报器、安全防护措施之综合信息上传等四大安全性工程。

2、水泵加装变频装置后，原来仅为2米的运行水位，通过PLC自动控制使水位平稳在2.80米，减少了泵机低水位运行的时间，开停车次数也将大大减少，缩短了至白龙港水质净化厂处理池的爬升距离，将大大降低单耗节约电能。

3、格栅除污机根据一年来运行情况，单个泵站每月节电1000度左右，一个泵站年节支2万左右。而且大大降低了设备的使用频率，极大地减少了设备的运行成本。

五、方案提出

1）在泵站重大危险源设置语音提示。

2）在高压室设立门禁系统，以防无关人员进入。

3）高低压操作柜上加设LED电子显示屏，使操作人员方便掌握设备动态。

4）在重点场所部位架设探头，在控制室进行实时监控。

5）将所有安全信号，监控图像及时传送到分公司调度中心以便掌握泵站值班人员进入危险状态及时提醒确保单人值班时人员安全。

6）二台泵机加装变频装置，平稳泵站运行水位。

六、方案实施

实施项目一：在泵站重大危险源设置语音提示

1.在水泵间上方用对传式红外线设置电子围栏，当有人靠近时发出音提示注意安全。

2.在集水井机械格栅房入口设置红外线设置电子感应，当有人进入时发出语音提示，当硫化氢浓度超过标准时发出警告制止人员进入。

实施方案：在集水井机械格栅房入口安装幕帘红外装置，上方安装语音系统。当操作人员进入格栅机房时触发装置，根据格栅机房的工况，自动发出语音提示。使操作人员能提高警惕，防止中毒、触电及机械事故。提示内容：现在硫化氢浓度为××，低于规定值，可以进入（现在硫化氢浓度为××，高于规定值，禁止入内）。进入危险场所严禁吸烟，注意开启通风设备。下井工作、维修工作时带好防毒面具，防止中毒。

3.当开启电动葫芦时，发出语音提示，提醒操作人员各项安全事项。

在四个水泵控制柜上也加装HO-03F铁门磁，当任意一个柜门打开需要检修时发出语音提示。提示内容：应避免带电作业。需低压带电作业时，必须设监护人，严禁独立作业。停电检修设备时，在可能来电的各方向必须有明显的断开点。作业前必须进行验电和放电工作，作业完成后需要仔细检查并确保没有异物落入伙遗漏。

实施项目二：在高压室设立门禁系统，以防无关人员进入。

实施方案：在高压室通往值班室和机泵控制室的两扇门处安装电子刷卡式门禁系统，可以用密码和刷卡两种方式打开高压室大门。只有持卡的工作人员才能进入高压室。杜绝无关人员误入危险区域。在刷卡后结合语音提示系统发出语音提示，提醒工作人员注意安全。提示内容：进入高压室请注意安全，不要随意触摸设备。根据巡视要求，进行巡视，停送电及检修时必须先确认设备工作状态，做好安全措施。

实施项目三：高低压操作柜、潜水泵及格栅间上上加设LED电子显示屏，使操作人员方便掌握设备动态。

实施方案：设备综合集成主要需实现对LED显示屏设备及开关柜门，柜内电源实现监控接入及综合集成，综合集成后可现场设备运行情况，自动显示。随时提示值班人员注意安全，了解工作状态。设置地点：四扇水泵控制柜门、高压进线柜、变压器柜门离地1.7米处。在室外的水泵井对应每台上方设置4个LED显示器，实时显示潜水泵的工作状态。对应显示内容：正常运行、热备用、设备检修。

实施项目四：在重点场所部位架设探头，在控制室进行实时监控。

实施方案：在重点危险区域：高压配电室，低压控制室，水泵井上方，集水井格栅机房。分别架设四套摄像探头，将画面传送到值班室控制电脑及大屏幕显示，以便值班人员随时掌握这些场所运行情况。站点监控主要通过各种监控画面为操作人员提供简单直观的监测和控制服务。

实施项目五：将所有安全信号，监控图像及时传送到调度中心以便调度值班人员及时提醒确保单人值班时人员安全。

实施方案：将泵站内所有重大危险源处设置安全信号（例如当工作人员进入高压间、打开高低压、变压器柜门时，进入格栅机房工作等信息）传送到值班室及南干线调度中心，调度中心值班人员可以通过上位机系统随时了解泵站的安全状况，以便及时提醒，确保单人值班时人员安全。在值班室操作电脑上编制操作管理程序，提醒当班职工做好巡视检查操作工作。信息传送利用部分B3包设备，使用基于GPRS公网网络信道,基于IP将泵站中本系统安全数据传送至调度中心上位机系统中。监控画面使用基于3G网络信道传送至调度中心上位机系统中。

实施项目六：二台泵机加装变频装置，平稳泵站运行水位。

通过项目的实施，在两台泵机上加装了变频装置后，泵站运行水位趋于平稳，节能效果显著，具体效果见下表：

七、实施效果

该项目运用安防系统、广播系统、显示系统、监控系统、数据传输系统等多种技术并把它们有机合在一起建立一套全方位智能化的安全保障系统。充分考虑泵站安全控制运行时的要求，真正起到能及时准确地反映泵站内重大危险源的运行环境的安全状况，提示工作人员注意安全，当员工遇突发事件时还能及时得到救援等优点。其中多项创新已经在我们排水泵站广泛推广，为泵站安全运行提供坚实保障。使用一年多以来没有发生一起安全事故，泵站各种情况均在生产人员掌握，真正做到了远距离监控。

八、结束语

通过本次研究和深入现场实验的不断实践，在分析、研究、解决问题的同时，专业知识也得到了锻炼和提高。在团队精神、进取精神和工作热情也得到了进一步的提高，自信心和凝聚力也得到了增强，同时也使项目的管理能力和技术水平上升到新的台阶。为项目争取结构高优奠定了坚实的基础。我们将进一步完善推广，坚持不断探索提高，勇于创新，为确保排水泵站安全运行，创造和谐的工作环境。着力打造一流泵站，为实现平安运行作贡献。

参考文献：[1]刘海军?霍春荣。《水利发展研究》，?浅谈泵站安全运行管理，2009（12）