城市排涝泵站常见故障及处理措施重难点分析

郁怀光，吴 宇，王 郑，徐乐意，景 璐，叶尔江·艾莲

（1.南京市水利规划设计院股份有限公司，江苏 南京 210000；2.华设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210000；3.南京市江宁区禄口街道水务管理服务站，江苏 南京 210000；4.新疆头屯河流域管理局水利管理中心，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引言

排涝泵站是用于排除积水和处理排水问题的重要设施，是城市排水系统中不可或缺的一部分。排涝泵站的正常运行对城市环境和居民生活质量有着重要影响。由于工作环境复杂，排涝泵站经常出现各种故障［1］。 目前，排涝泵站的故障处理存在以下不足：由于缺乏有效的预防措施， 故障处理具有被动性和应急性， 大多是在故障发生后才采取临时性的修复措施［2］；由于缺乏统一的标准和操作流程，不同泵站可能采用不同的故障处理方法［3-4］，从而增加了人工操作中的不确定性，降低了故障处理效率和质量；对故障处理经验的总结和教训吸取不够充分， 导致类似故障反复发生，无法解决根本问题［5-6］。 为了提高排涝泵站故障处理的效率和质量， 保证排涝泵站的安全稳定运行， 需要在故障处理过程中进行系统分析，包括建立全面的故障应对方案、提出适用的故障处理方法、建立完善的记录和反馈机制等。笔者试对城市排涝泵站出现的主要问题及处理措施进行分析，梳理出系统的故障处理知识架构，以期为城市排涝规划与设计提供参考。

1 城市排涝泵站常见堵塞及渗漏问题分析

1.1 泵站进口堵塞

排涝泵站的进口处经常会被从上游漂流下来的杂物、垃圾等堵塞，致使进口处水位上升，泵站和管道内压增加，设备过载甚至损坏。排涝泵站进口堵塞的处理措施主要为定期清理、 安装网篮、 加强管理等。定期清理可采用人工和机械2 种方式，具体要根据水域的水位、深度，堵塞物的大小等因素而定。 安装防护网篮的目的是通过物理隔离， 防止杂物和垃圾进入泵站进口。 加强泵站管理的措施是做好进口处的监管， 防止未经授权的人员和车辆进入泵站附近。

排涝泵站进口堵塞问题处理的重难点为：（1）持续地保养和维护。 泵站进口堵塞问题需要注意后期持续地保养和维护， 以保证其在使用过程中能够正常运转。这需要对泵站进口进行定期的检查和维护，并根据实际情况制订相应的保养计划和措施。（2）堵塞物应对方案。 泵站进口堵塞问题是由进口处堆积的杂物、垃圾等物质造成的，应针对不同堵塞物制订不同的应对方案，以确保清理过程安全和顺利进行。同时， 还需要根据堵塞的具体情况和场地情况准备多个备选方案。 （3）操作安全。 在进行泵站进口堵塞处理时，需要注意操作安全，确保操作人员的人身安全和设备安全。处理时，需严格遵守相关规定和操作流程。如果需要进行危险作业，操作人员应具备相关安全专业资格证，建立持证上岗制度，并定期举办安全培训。（4）有效监管。加强泵站管理，做好清理和维护工作，确保泵站进口防护网完整；杜绝人为乱扔垃圾等不良行为；安排专人定期巡查，并在指定位置设立警示牌。

1.2 基础渗漏

泵站基础出现渗漏是较为常见的问题之一。 泵站基础渗漏可能会带来许多不利影响， 例如加剧土层沉降、结构损坏和影响设备寿命等。在处理泵站基础渗漏问题时，先要分析造成渗漏的原因，再制订相应的处理方案。 具体做法如下：

（1）探寻渗漏原因。泵站基础渗漏的原因大致可分为地下水位变化、土层具有渗透性、设计与施工不合理、基础沉降和结构老化五大类。当地下水位上升或泵站处于高水位区域时，水压力较大，可能导致地下水渗入地基中，从而引起渗漏问题。如果地基土层本身具有较高的渗透性，如沙质土或多孔介质，在地基处理不当的情况下，也会使泵站基础出现渗漏。不合理的基础设计或施工过程中的操作不当， 基础受到不均匀载荷而出现不均匀沉降， 也可能导致泵站基础渗漏。 另外，随着时间的推移，泵站基础结构可能由于老化、磨损或物理破损而出现裂缝、孔洞等问题， 从而使水能够渗透进入泵站基础。 需要指出的是，以上是可能导致泵站基础渗漏的常见原因，具体原因可能因地理条件、 现场环境和工程设计等因素而不同。 因此，在进行基础渗漏原因分析时，需进行详细的现场调查、水文地质分析和工程评估，并结合合适的检测手段和设备进行综合探查。

（2） 处理方法的选择。 在确定基础渗漏原因之后，再针对性地选择处理方法。常用的基础渗漏处理方法主要有2 种，一种是加固基础，使泵站基础变得稳定牢固；另一种是使用防渗材料对基础进行处理。

（3）设计优化。在进行基础加固或使用防渗材料对基础进行防渗处理时， 可能需要对基础局部重新做协调处理。 此时，考虑的不仅是解决渗漏问题，还必须关注新设备的布局是否有空间冲突， 确保其便于安装、操作和维护。

（4）风险评估。技术可行的处理方法可能还会伴随投入成本高、施工难度大、操作风险高、环境污染等问题。 因此，在实施处理方案前，还需要进行风险评估，以确保处理方案的可行性。

2 泵站设备故障分析

2.1 水泵故障

水泵故障是直接导致排涝泵站失去正常排水功能的重大故障，其相应处理措施主要为定期维护、检查水泵机型、设置保护装置、及时维修等。 在定期维护中，需重点关注油液量，以维持水泵的正常使用，减少耗损或损坏。如水泵老化破损严重，应根据实际情况选择合适的机型替换，以满足排水流量、扬程等方面的需求。 安装过载保护、欠压保护、过热保护和断电启动恢复保护等装置，在发现水泵故障时，可快速进入停机保护状态。 水泵故障处理的重难点主要包括以下几点。

1）快速响应和紧急处理。 水泵故障对城市排水系统的影响很大，为了快速应对水泵故障，管理监控及运行调度的设备需要定期检修及更换， 并同时配备先进的测控系统。

2）经济实用的维护和保养。 定期对水泵进行维护和保养， 尽可能地减少水泵故障并延长水泵的使用寿命。在保证维护保养的质量和效果的同时，还需综合考虑费用。

3）有效检测。在排涝泵站正常工作期间，需定期对设备进行检测，以便及时发现问题，并做出相应处理。 检测内容包括：对水泵的关键参数（流量、压力、电流、温度等）进行定期检查，并进行统计及安全评估；观察泵的运行状态，检查是否存在异常噪声、震动、泄漏等现象；检查泵站的电气连接，确保电源和控制系统的线路连接正确，并查看是否有电线松动、电缆磨损等问题；检查泵和管道的密封性，确保密封圈、垫片等密封元件完好无损。

4）标准化管理流程。 管理流程的标准化能够有效避免人工操作过程中的错误和疏漏。 排涝泵站的操作人员需熟悉以下操作流程， 并严格按照流程规定进行运行管理。 （1）建立定期维护计划，并明确维护的频率和内容。 （2）根据水泵的类型、规格和工作环境，制订具体的维护计划（包括常规维护、预防性维护和紧急维修等内容）。 （3）按照维护计划，对水泵、电机、控制系统等进行定期检查，包括外观、电气连接、密封性、润滑油、滤清器等。检查结果应详细记录，包括发现的问题、处理措施和维修情况。（4）按照规定的润滑方式和周期，对水泵轴承、齿轮传动等部位进行定期润滑。 （5）建立故障管理流程，包括故障报告、记录和处理。 另外，还需定期进行人员培训和技术交流，提高技术人员的维护水平和管理能力。

2.2 发电机故障

发电机故障可导致泵站失去电力供应， 水泵无法正常运行。 发电机故障的处理措施主要为定期维护、故障预警、及时维修、维修手段更新、准备备用发电机等。除需定期更换油液等，泵站还应配备故障预警系统， 以便在故障发生时， 及时通知泵站运维人员，尽快采取应对措施。泵站发电机故障处理的重难点包括以下几点。

1）快速响应和紧急处理。（1）定期对泵站发电机进行巡检和维护，检查电缆连接、机器运转情况、润滑油等，及时发现并解决问题，防止故障发生。（2）安装温度和振动监测装置， 实时监测发电机的温度和振动情况。一旦超过正常范围，立即进行处理。（3）根据以往经验和数据分析，建立相应的故障预警机制。监测发电机的电流、电压、频率等参数，发现异常，立即发出警报。 （4）制订详细的事故应急预案，明确责任人和应急措施。

2）维修人员技能和安全。维修人员的技能包括：有扎实的电气知识，了解发电机的工作原理和结构，能够识别和排除常见的电气故障；了解机械知识，能够进行机械部件的维修和调整； 具备良好的排查和分析问题的能力，能够快速识别故障原因，制订相应的维修方案；熟悉和掌握各种维修工具的使用方法。同时，维修人员需要高度重视个人安全，必须熟悉工作场所的安全规范和操作规程， 佩戴好应有的安全装备，遵守安全操作规程，避免事故发生。 在对发电机进行维修时，必须确保维修现场的安全，保持整洁有序，避免杂物堆放、电气设备暴露等安全隐患。 随时注意周围环境，防止跌落、触电和其他伤害事故的发生。另外，定期的业务培训和安全意识教育也是必要的，以提升维修人员的业务能力和安全意识。

3）维护设备数量。 如果泵站电力系统存在多台发电机，需要对发电机进行梯级的维护和维修，以保证电力系统稳定运行。应用温度计、振动计、电流表、电压表、频率表、油温计、油黏度计、油水分离器等设备，帮助维护人员实时了解设备的运行情况。

4）发电机性能调节及宕机时间。 发电机功率的调节和控制也非常重要， 需要重视不同的工况下发电机的调节工作， 保证泵站电力系统的稳定性。 另外， 还应适当增加备用发电机的数量， 减少宕机时间，保证泵站的正常运转。

2.3 水位计故障

水位计在水文测量、 水利工程建设等方面有着广泛的应用，其故障将会导致水文数据异常，影响水利工程系统的管控。 其相应处理措施主要为定期维护、故障排除、备用设备、测量数据质量控制、环境防护等。 水位计故障处理的重难点有以下几个方面。

1）快速响应和紧急处置。当水位计发生故障时，数据的采集和监测将会受到重大影响， 进而导致排涝泵站工程系统的管控失效。因此，监控设备应配备数据分析及反馈系统，以便快速排查故障，并提供处置方案。

2）维修人员技能和安全。 水位计的维护和维修要求工作人员具有一定的技能和经验。 工作人员需要了解水位计的工作原理和具体操作流程。同时，在维护和维修过程中，需严格按照操作规范执行，以确保工作人员的安全。

3）定期维护检查。定期对水位计进行维护检查，可延长水位计的使用寿命。在维护过程中，需要遵循相关管理标准，及时更换电池、清理探头、检查线缆等，以确保水位计的正常工作。也可采用摇晃水位计或升降水位计的方法， 重点检查水位计探头和线缆连接是否正常。 同时，为了避免采集数据的中断，应在现场放置备用水位计，以应对紧急情况。

4）测量数据质量控制。 水位计通常用于测量湖泊、江河等自然水体的水位数据。 因此，需要时刻关注周围环境的变化， 以减少对水位计的化学及物理破坏，保证数据质量。

3 案例分析

3.1 工程概况

某闸站位于长江下游长三角区的江心圩， 承担着圩内约30%的排涝压力。 闸站总装机容量为9×895 kW，设计排涝净扬程为4.2 m，设计排涝进水位为6.5 m，设计排涝出水位为10.7 m，最低排涝进水位为6.0 m，最高排涝出水位为11.90 m，排涝流量为8.0 m3／s，排涝标准不足7 年一遇。 由于该闸站建设年代较早，设备陈旧，致使其排涝能力下降，雨季经常出现因排水不及时而导致淹没的情况。 泵站改造前的排涝能力已经远远不能满足圩内居民生产生活的需要。

3.2 现状评估及检测

3.2.1 外观质量检查

闸站整体外观状况一般，进水闸中墩、边墩墩墙局部受水流冲刷，形成面层混凝土脱落，存在骨料外露现象，局部形成蜂窝现状。中边墩支撑梁混凝土老化剥蚀，存在骨料外露现象。配电房内接入线路布置凌乱，部分线头裸露，用电安全不能保证，同时电气控制开关年代久远， 型号老旧， 给日常使用带来不便。泵站发电机机箱存在漏油现象，水泵进出口管道完好，连接件存在磨损，水泵底座固定较好；水泵的电气系统存在绝缘老化、接线不良等问题。止水压板锈蚀严重，止水橡皮龟裂老化严重。

3.2.2 安全检测

对于钢筋混凝土结构主要进行混凝土抗压强度、混凝土碳化深度、混凝土保护层检测。 采用回弹法对进水闸闸墩、胸墙、闸门井、泵房、挡洪闸闸墩等进行混凝土抗压强度检测，共完成100 个测区，推定值在22.1～24.5 MPa 之间，均满足设计要求，且符合混凝土强度等级要求。 以混凝土碳化是否达到主筋表面作为钢筋全面发生腐蚀的评判标准，共完成45组检测， 抽检部位混凝土碳化深度在5.0～20.0 mm之间， 同部位碳化深度均小于钢筋的混凝土保护层厚度，均为一般碳化。采用电磁感应法对混凝土保护层进行检测，共完成100 个测点。抽检构件钢筋的混凝土保护层厚度测点实测最大值为49 mm， 最小值为21 mm，平均值为36 mm，满足混凝土保护层厚度要求。对闸门启闭机及水泵运行电流进行检测，检测结果表明： 抽检的启闭机三相电流最大不平衡度为9%，满足规范不超过10%的要求，但水泵运行三相电流最大不平衡度为11%，不满足规范要求。 水泵运行时电动机噪声较大并偶有异常振动。 电缆老化严重，导体裸露，安全性极差，电动机电缆线不满足规程要求，未见备用电源，后续使用存在安全隐患。

综合建议为：对闸墩、胸墙、泵室等存在碳化、裂缝及露筋的部位进行修复处理， 防止结构进一步的老化损坏；对配电房进行防水维修，对室内墙面裂缝进行处理；更换启闭机及水泵设备，重新进行用电配置。

3.3 闸站改造方案

闸站改造采用泵站与自排涵洞合建、 同时更换水泵的方案。经排涝工程规模复核计算，抽排设计流量应提升为19.0 m3／s，自排设计流量为6.0 m3／s。 闸站改造后，可通过水泵抽排圩内涝水至长江。当外河水位低时，圩区涝水可通过自流涵洞排出。为便于泵站维修管理、水资源调控和监管，增配2 套先进的计算机监控系统及观测设备。 泵房内更换7 台立式轴流泵及配套电机， 水泵选用900ZLB－70 型轴流泵，配7 台Y4503－12 异步电动机，单机配套功率为250 kW，总配套功率为1 750 kW。 另外，制订了机组故障处理记录和反馈制度， 为闸站未来故障分析和改进提供依据。 目前，改造后的闸站运行良好。

4 结语

对排涝泵站故障处理重难点进行系统分析是保障排水安全、节约成本、优化系统效率和推动技术创新等方面的需求， 对于保障排水系统的正常运行和高效维护具有重要的意义。 在城市排涝泵站未来建设发展中， 引进智能化管理系统， 实现设备自动监测、控制、预测、维护和报警等功能，将成为泵站运维的重要研究方向之一。 另外，加强排水管道建设、废水处理、灾害防范等也是需要重视的方面。如果排水管道不畅通，会导致排涝泵站运行不稳定，从而引发一系列问题。总而言之，在城市排涝泵站建设和运行中， 应贯彻可持续发展的理念， 符合节能环保的要求，为城市可持续发展提供保障。