一体化预制泵站设计开发研究及应用

一体化预制泵站是一种集潜水泵、泵站设备、除污格栅设备、控制系统及远程监控系统集成的一体化的产品。其特点具有机动灵活，泵站建设周期极短，安装极其简便。目前在国内市政行业成为一个新的泵站建设发展趋势。从LkPPS预制泵站水泵选型，预制泵站设计研究及应用等方面系统论述，系统介绍预制一体化泵站的开发应用。
一、前言
泵站是通过水泵为水提供势能和压能，解决无自流条件下排灌、排污的唯一方法。传统混凝土泵站作为目前的主流泵站的建设方式。传统混凝土泵站也日益暴露出它自身难以克服的缺点：混凝土泵站投资巨大，往往一个泵站会花费大量的经费，建设周期长，耗费大量人力、物力，同时混凝土泵站一旦建设成后就无法移动。将来如果城市需要拆迁，泵站必须异地重新建设。这些弊端都促使人们开始寻找一种性能更为优化的替代品。一种机动灵活的PPS预制泵站应运而生。PPS目前在国外的应用主要集中在管网末端污水收集和中途泵站，在中小型泵站(流量小于0.5 m3/s)大量应用，可以解决城市中小型排涝泵站的快速建设的难题。
二、一体化预制泵站的设计开发研究
1. 一体化预制泵站的含义
LKPPS预制泵站是由外壳筒体采用先进的材质如强化玻璃钢(GRP)或聚乙烯树酯(PE)自动化铸造而成。预制泵站内部由水泵、管路、阀门、仪表、控制设备、楼梯以及其他用户所需要的附件都可以由制造厂成套提供，并安装完毕后出厂，如下图所示。它甚至可以带维修间和格栅，是一种使用方便，质量可靠，土建工作少，成本较低的新型一体化泵站设备。
一体化预制泵站的内部结构图
2. 预制泵站设计需要考虑的因素
(1)地形、地貌和水文地质条件 预制泵站也是泵站的一种，设计必须按照国家相关规范，可参照《泵站设计规范》(GB 50265—2010)内容实施。泵站选址宜选择在岩土坚实，水文地质条件有利的天然地基上，宜避开软土、松沙、膨胀土及分散性土振动液化土等不良地基。不应设在活动性断裂构造地带。
(2)泵送液体介质 预制泵站一般可以用在市政污水排放，排放的介质的性质直接决定预制泵站的壳体和水泵材质的选用。一般要考虑易燃易爆气体含量，腐蚀性介质的含量。排送介质的黏度及密度。这些重要的信息，必须在选型过程中考虑，才能正确选择泵的材质和壳体的材质。
(3)集水池(收集桶)有效容积 外壳采用缠绕玻璃钢、玻璃纤维增强复合材料，玻璃纤维含量占75%，坚固的底部结构100%防水结构。集水池的有效容积满足泵的正常使用要求。有效容积过小造成水泵频繁起动，会影响水泵的使用寿命，过大则造成浪费，造成施工成本增加。所以必须正确地计算有效容积。
(4)选择正确的泵型 PPS所选用的泵型采用潜水排污泵系列水泵。潜水排污泵采用自动耦合安装，安装检修方便。同时内部设置多种监控元件，通过控制系统可以实现远程管理、远程监控。在偏远的地段也可实现泵站自动化管理，减少泵站的运行管理成本。
3. 一体化预制泵站构造设计要求
(1)防滑顶盖 采用璃纤维或铝合金制成，加装防盗安全锁和防盗报警装置，当无关人员破坏性打开顶盖，立即进行声光报警和短信方式通知管理人员。为了便于轻松打开顶盖，需加装气压弹簧。
(2)泵站上盖 采用玻璃钢或铝制成，带安全格栅、通风排气管和扶手。
(3)压力管路 一般设计采用304不锈钢。
(4)安装平板 水泵须安装在不锈钢安装平板上。方便未来的管路、水泵因为入流增大时升级。
(5)液位传感器 采用压力传感器，配套专用监测继电器和远程通信系统，实现泵站液位自动控制运行。
(6)篮式格栅或采用粉碎性格栅 采用不锈钢制成，带导杆和提升链，可自动耦合在进水管路上，防止固体颗粒堵塞水泵和管路。
(7)自动化控制及远程监控系统 通过自动化设计可选配外部RS485接口 (可选G100或CIU通信模块，协议有GENI， PROFI， LON⋯) GPRS/GSM无线远程通信功能并提供配套SCADA远程监控平台，通过远程计算机，智能手机即可实现泵站的管理和水泵运行状态的监控。
一体化预制泵站和传统混凝土泵站的优势对比见下表。
一体化预制泵站和传统混凝土泵站的优势对比表
三、一体化预制泵站推广应用
通过对比发现，一体化预制泵站在中小型泵站建设上具有突出的优势。
每年夏季的时候我国很多大中城市遭遇暴雨，暴雨后引发的城市内涝及造成的生命财产损失，越来越引起人们的关注。如今人们的出行方式变了。过去骑自行车出门，不怕下雨，遇到积水，绕道而行或扛起自行车就过去了。如今不少人开车，汽车熄火就回不了家，更造成城市拥堵。难怪公众与媒体对城市内涝的“积水潭”现象越来越敏感。PPS预制泵站具有建设周期快，投资省，投入运行及时快速，安装简便，特别是解决大城市棚户区的积水问题具有灵活机动的作用。伴随着棚户区改造的完成，泵站完成使命，即可通过整体开挖，搬迁到另一地方承担雨水排涝的作用。
四、结语
1)一体化提升泵站技术是一种集成化，综合水泵、泵站技术、控制系统以及远程监控技术的一体化技术，由同一家供应商设计、制造、安装、调试及维护。对于客户来说提供了极大的便利。
2)采用新型缠绕玻璃钢、玻璃纤维增强复合材料，筒体具有质量轻、强度高等特点。同时具有防腐蚀的性能。
3)对比传统混凝土泵站优势更加突出，成为将来中小型泵站建设的一个趋势。势必在城市排涝、市政雨水泵站建设中承担突出的作用。