城市排澇泵站常見故障及處理措施重難點分析

郁懷光，吳 宇，王 鄭，徐樂意，景 璐，葉爾江·艾蓮

（1.南京市水利規劃設計院股份有限公司，江蘇 南京 210000；2.華設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210000；3.南京市江寧區祿口街道水務管理服務站，江蘇 南京 210000；4.新疆頭屯河流域管理局水利管理中心，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

排澇泵站是用于排除積水和處理排水問題的重要設施，是城市排水系統中不可或缺的一部分。排澇泵站的正常運行對城市環境和居民生活質量有著重要影響。由于工作環境復雜，排澇泵站經常出現各種故障［1］。 目前，排澇泵站的故障處理存在以下不足：由于缺乏有效的預防措施， 故障處理具有被動性和應急性， 大多是在故障發生后才采取臨時性的修復措施［2］；由于缺乏統一的標準和操作流程，不同泵站可能采用不同的故障處理方法［3-4］，從而增加了人工操作中的不確定性，降低了故障處理效率和質量；對故障處理經驗的總結和教訓吸取不夠充分， 導致類似故障反復發生，無法解決根本問題［5-6］。 為了提高排澇泵站故障處理的效率和質量， 保證排澇泵站的安全穩定運行， 需要在故障處理過程中進行系統分析，包括建立全面的故障應對方案、提出適用的故障處理方法、建立完善的記錄和反饋機制等。筆者試對城市排澇泵站出現的主要問題及處理措施進行分析，梳理出系統的故障處理知識架構，以期為城市排澇規劃與設計提供參考。

1 城市排澇泵站常見堵塞及滲漏問題分析

1.1 泵站進口堵塞

排澇泵站的進口處經常會被從上游漂流下來的雜物、垃圾等堵塞，致使進口處水位上升，泵站和管道內壓增加，設備過載甚至損壞。排澇泵站進口堵塞的處理措施主要為定期清理、 安裝網籃、 加強管理等。定期清理可采用人工和機械2 種方式，具體要根據水域的水位、深度，堵塞物的大小等因素而定。 安裝防護網籃的目的是通過物理隔離， 防止雜物和垃圾進入泵站進口。 加強泵站管理的措施是做好進口處的監管， 防止未經授權的人員和車輛進入泵站附近。

排澇泵站進口堵塞問題處理的重難點為：（1）持續地保養和維護。 泵站進口堵塞問題需要注意后期持續地保養和維護， 以保證其在使用過程中能夠正常運轉。這需要對泵站進口進行定期的檢查和維護，并根據實際情況制訂相應的保養計劃和措施。（2）堵塞物應對方案。 泵站進口堵塞問題是由進口處堆積的雜物、垃圾等物質造成的，應針對不同堵塞物制訂不同的應對方案，以確保清理過程安全和順利進行。同時， 還需要根據堵塞的具體情況和場地情況準備多個備選方案。 （3）操作安全。 在進行泵站進口堵塞處理時，需要注意操作安全，確保操作人員的人身安全和設備安全。處理時，需嚴格遵守相關規定和操作流程。如果需要進行危險作業，操作人員應具備相關安全專業資格證，建立持證上崗制度，并定期舉辦安全培訓。（4）有效監管。加強泵站管理，做好清理和維護工作，確保泵站進口防護網完整；杜絕人為亂扔垃圾等不良行為；安排專人定期巡查，并在指定位置設立警示牌。

1.2 基礎滲漏

泵站基礎出現滲漏是較為常見的問題之一。 泵站基礎滲漏可能會帶來許多不利影響， 例如加劇土層沉降、結構損壞和影響設備壽命等。在處理泵站基礎滲漏問題時，先要分析造成滲漏的原因，再制訂相應的處理方案。 具體做法如下：

（1）探尋滲漏原因。泵站基礎滲漏的原因大致可分為地下水位變化、土層具有滲透性、設計與施工不合理、基礎沉降和結構老化五大類。當地下水位上升或泵站處于高水位區域時，水壓力較大，可能導致地下水滲入地基中，從而引起滲漏問題。如果地基土層本身具有較高的滲透性，如沙質土或多孔介質，在地基處理不當的情況下，也會使泵站基礎出現滲漏。不合理的基礎設計或施工過程中的操作不當， 基礎受到不均勻載荷而出現不均勻沉降， 也可能導致泵站基礎滲漏。 另外，隨著時間的推移，泵站基礎結構可能由于老化、磨損或物理破損而出現裂縫、孔洞等問題， 從而使水能夠滲透進入泵站基礎。 需要指出的是，以上是可能導致泵站基礎滲漏的常見原因，具體原因可能因地理條件、 現場環境和工程設計等因素而不同。 因此，在進行基礎滲漏原因分析時，需進行詳細的現場調查、水文地質分析和工程評估，并結合合適的檢測手段和設備進行綜合探查。

（2） 處理方法的選擇。 在確定基礎滲漏原因之后，再針對性地選擇處理方法。常用的基礎滲漏處理方法主要有2 種，一種是加固基礎，使泵站基礎變得穩定牢固；另一種是使用防滲材料對基礎進行處理。

（3）設計優化。在進行基礎加固或使用防滲材料對基礎進行防滲處理時， 可能需要對基礎局部重新做協調處理。 此時，考慮的不僅是解決滲漏問題，還必須關注新設備的布局是否有空間沖突， 確保其便于安裝、操作和維護。

（4）風險評估。技術可行的處理方法可能還會伴隨投入成本高、施工難度大、操作風險高、環境污染等問題。 因此，在實施處理方案前，還需要進行風險評估，以確保處理方案的可行性。

2 泵站設備故障分析

2.1 水泵故障

水泵故障是直接導致排澇泵站失去正常排水功能的重大故障，其相應處理措施主要為定期維護、檢查水泵機型、設置保護裝置、及時維修等。 在定期維護中，需重點關注油液量，以維持水泵的正常使用，減少耗損或損壞。如水泵老化破損嚴重，應根據實際情況選擇合適的機型替換，以滿足排水流量、揚程等方面的需求。 安裝過載保護、欠壓保護、過熱保護和斷電啟動恢復保護等裝置，在發現水泵故障時，可快速進入停機保護狀態。 水泵故障處理的重難點主要包括以下幾點。

1）快速響應和緊急處理。 水泵故障對城市排水系統的影響很大，為了快速應對水泵故障，管理監控及運行調度的設備需要定期檢修及更換， 并同時配備先進的測控系統。

2）經濟實用的維護和保養。 定期對水泵進行維護和保養， 盡可能地減少水泵故障并延長水泵的使用壽命。在保證維護保養的質量和效果的同時，還需綜合考慮費用。

3）有效檢測。在排澇泵站正常工作期間，需定期對設備進行檢測，以便及時發現問題，并做出相應處理。 檢測內容包括：對水泵的關鍵參數（流量、壓力、電流、溫度等）進行定期檢查，并進行統計及安全評估；觀察泵的運行狀態，檢查是否存在異常噪聲、震動、泄漏等現象；檢查泵站的電氣連接，確保電源和控制系統的線路連接正確，并查看是否有電線松動、電纜磨損等問題；檢查泵和管道的密封性，確保密封圈、墊片等密封元件完好無損。

4）標準化管理流程。 管理流程的標準化能夠有效避免人工操作過程中的錯誤和疏漏。 排澇泵站的操作人員需熟悉以下操作流程， 并嚴格按照流程規定進行運行管理。 （1）建立定期維護計劃，并明確維護的頻率和內容。 （2）根據水泵的類型、規格和工作環境，制訂具體的維護計劃（包括常規維護、預防性維護和緊急維修等內容）。 （3）按照維護計劃，對水泵、電機、控制系統等進行定期檢查，包括外觀、電氣連接、密封性、潤滑油、濾清器等。檢查結果應詳細記錄，包括發現的問題、處理措施和維修情況。（4）按照規定的潤滑方式和周期，對水泵軸承、齒輪傳動等部位進行定期潤滑。 （5）建立故障管理流程，包括故障報告、記錄和處理。 另外，還需定期進行人員培訓和技術交流，提高技術人員的維護水平和管理能力。

2.2 發電機故障

發電機故障可導致泵站失去電力供應， 水泵無法正常運行。 發電機故障的處理措施主要為定期維護、故障預警、及時維修、維修手段更新、準備備用發電機等。除需定期更換油液等，泵站還應配備故障預警系統， 以便在故障發生時， 及時通知泵站運維人員，盡快采取應對措施。泵站發電機故障處理的重難點包括以下幾點。

1）快速響應和緊急處理。（1）定期對泵站發電機進行巡檢和維護，檢查電纜連接、機器運轉情況、潤滑油等，及時發現并解決問題，防止故障發生。（2）安裝溫度和振動監測裝置， 實時監測發電機的溫度和振動情況。一旦超過正常范圍，立即進行處理。（3）根據以往經驗和數據分析，建立相應的故障預警機制。監測發電機的電流、電壓、頻率等參數，發現異常，立即發出警報。 （4）制訂詳細的事故應急預案，明確責任人和應急措施。

2）維修人員技能和安全。維修人員的技能包括：有扎實的電氣知識，了解發電機的工作原理和結構，能夠識別和排除常見的電氣故障；了解機械知識，能夠進行機械部件的維修和調整； 具備良好的排查和分析問題的能力，能夠快速識別故障原因，制訂相應的維修方案；熟悉和掌握各種維修工具的使用方法。同時，維修人員需要高度重視個人安全，必須熟悉工作場所的安全規范和操作規程， 佩戴好應有的安全裝備，遵守安全操作規程，避免事故發生。 在對發電機進行維修時，必須確保維修現場的安全，保持整潔有序，避免雜物堆放、電氣設備暴露等安全隱患。 隨時注意周圍環境，防止跌落、觸電和其他傷害事故的發生。另外，定期的業務培訓和安全意識教育也是必要的，以提升維修人員的業務能力和安全意識。

3）維護設備數量。 如果泵站電力系統存在多臺發電機，需要對發電機進行梯級的維護和維修，以保證電力系統穩定運行。應用溫度計、振動計、電流表、電壓表、頻率表、油溫計、油黏度計、油水分離器等設備，幫助維護人員實時了解設備的運行情況。

4）發電機性能調節及宕機時間。 發電機功率的調節和控制也非常重要， 需要重視不同的工況下發電機的調節工作， 保證泵站電力系統的穩定性。 另外， 還應適當增加備用發電機的數量， 減少宕機時間，保證泵站的正常運轉。

2.3 水位計故障

水位計在水文測量、 水利工程建設等方面有著廣泛的應用，其故障將會導致水文數據異常，影響水利工程系統的管控。 其相應處理措施主要為定期維護、故障排除、備用設備、測量數據質量控制、環境防護等。 水位計故障處理的重難點有以下幾個方面。

1）快速響應和緊急處置。當水位計發生故障時，數據的采集和監測將會受到重大影響， 進而導致排澇泵站工程系統的管控失效。因此，監控設備應配備數據分析及反饋系統，以便快速排查故障，并提供處置方案。

2）維修人員技能和安全。 水位計的維護和維修要求工作人員具有一定的技能和經驗。 工作人員需要了解水位計的工作原理和具體操作流程。同時，在維護和維修過程中，需嚴格按照操作規范執行，以確保工作人員的安全。

3）定期維護檢查。定期對水位計進行維護檢查，可延長水位計的使用壽命。在維護過程中，需要遵循相關管理標準，及時更換電池、清理探頭、檢查線纜等，以確保水位計的正常工作。也可采用搖晃水位計或升降水位計的方法， 重點檢查水位計探頭和線纜連接是否正常。 同時，為了避免采集數據的中斷，應在現場放置備用水位計，以應對緊急情況。

4）測量數據質量控制。 水位計通常用于測量湖泊、江河等自然水體的水位數據。 因此，需要時刻關注周圍環境的變化， 以減少對水位計的化學及物理破壞，保證數據質量。

3 案例分析

3.1 工程概況

某閘站位于長江下游長三角區的江心圩， 承擔著圩內約30%的排澇壓力。 閘站總裝機容量為9×895 kW，設計排澇凈揚程為4.2 m，設計排澇進水位為6.5 m，設計排澇出水位為10.7 m，最低排澇進水位為6.0 m，最高排澇出水位為11.90 m，排澇流量為8.0 m3／s，排澇標準不足7 年一遇。 由于該閘站建設年代較早，設備陳舊，致使其排澇能力下降，雨季經常出現因排水不及時而導致淹沒的情況。 泵站改造前的排澇能力已經遠遠不能滿足圩內居民生產生活的需要。

3.2 現狀評估及檢測

3.2.1 外觀質量檢查

閘站整體外觀狀況一般，進水閘中墩、邊墩墩墻局部受水流沖刷，形成面層混凝土脫落，存在骨料外露現象，局部形成蜂窩現狀。中邊墩支撐梁混凝土老化剝蝕，存在骨料外露現象。配電房內接入線路布置凌亂，部分線頭裸露，用電安全不能保證，同時電氣控制開關年代久遠， 型號老舊， 給日常使用帶來不便。泵站發電機機箱存在漏油現象，水泵進出口管道完好，連接件存在磨損，水泵底座固定較好；水泵的電氣系統存在絕緣老化、接線不良等問題。止水壓板銹蝕嚴重，止水橡皮龜裂老化嚴重。

3.2.2 安全檢測

對于鋼筋混凝土結構主要進行混凝土抗壓強度、混凝土碳化深度、混凝土保護層檢測。 采用回彈法對進水閘閘墩、胸墻、閘門井、泵房、擋洪閘閘墩等進行混凝土抗壓強度檢測，共完成100 個測區，推定值在22.1～24.5 MPa 之間，均滿足設計要求，且符合混凝土強度等級要求。 以混凝土碳化是否達到主筋表面作為鋼筋全面發生腐蝕的評判標準，共完成45組檢測， 抽檢部位混凝土碳化深度在5.0～20.0 mm之間， 同部位碳化深度均小于鋼筋的混凝土保護層厚度，均為一般碳化。采用電磁感應法對混凝土保護層進行檢測，共完成100 個測點。抽檢構件鋼筋的混凝土保護層厚度測點實測最大值為49 mm， 最小值為21 mm，平均值為36 mm，滿足混凝土保護層厚度要求。對閘門啟閉機及水泵運行電流進行檢測，檢測結果表明： 抽檢的啟閉機三相電流最大不平衡度為9%，滿足規范不超過10%的要求，但水泵運行三相電流最大不平衡度為11%，不滿足規范要求。 水泵運行時電動機噪聲較大并偶有異常振動。 電纜老化嚴重，導體裸露，安全性極差，電動機電纜線不滿足規程要求，未見備用電源，后續使用存在安全隱患。

綜合建議為：對閘墩、胸墻、泵室等存在碳化、裂縫及露筋的部位進行修復處理， 防止結構進一步的老化損壞；對配電房進行防水維修，對室內墻面裂縫進行處理；更換啟閉機及水泵設備，重新進行用電配置。

3.3 閘站改造方案

閘站改造采用泵站與自排涵洞合建、 同時更換水泵的方案。經排澇工程規模復核計算，抽排設計流量應提升為19.0 m3／s，自排設計流量為6.0 m3／s。 閘站改造后，可通過水泵抽排圩內澇水至長江。當外河水位低時，圩區澇水可通過自流涵洞排出。為便于泵站維修管理、水資源調控和監管，增配2 套先進的計算機監控系統及觀測設備。 泵房內更換7 臺立式軸流泵及配套電機， 水泵選用900ZLB－70 型軸流泵，配7 臺Y4503－12 異步電動機，單機配套功率為250 kW，總配套功率為1 750 kW。 另外，制訂了機組故障處理記錄和反饋制度， 為閘站未來故障分析和改進提供依據。 目前，改造后的閘站運行良好。

4 結語

對排澇泵站故障處理重難點進行系統分析是保障排水安全、節約成本、優化系統效率和推動技術創新等方面的需求， 對于保障排水系統的正常運行和高效維護具有重要的意義。 在城市排澇泵站未來建設發展中， 引進智能化管理系統， 實現設備自動監測、控制、預測、維護和報警等功能，將成為泵站運維的重要研究方向之一。 另外，加強排水管道建設、廢水處理、災害防范等也是需要重視的方面。如果排水管道不暢通，會導致排澇泵站運行不穩定，從而引發一系列問題?？偠灾?，在城市排澇泵站建設和運行中， 應貫徹可持續發展的理念， 符合節能環保的要求，為城市可持續發展提供保障。