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智能测控仪和自吸式涡流排污泵在排污系统的应用

作时间:2017-08-23 15:51:59  来源:  作者:
   

 摘要:将医院地下排污系统的潜污泵改装成地面自吸式涡流不堵塞排污泵,结合压力(液位)传变送器和智能测控仪,实现液位感应全自动控制和智能报警提醒,并利用数字测量显示仪表使得日常检查工作更加直观简易,有效解决医院地下排污系统因设计建造时受空间限制而没有建设沉淀池造成故障频发及维护维修困难的难题,经改装后的排污系统故障率比原来降低90%,且日常检修与维护工作更加安全健康,取得了良好的效果,为大型公共建筑地下排污系统排污问题的解决提供了参考。

 
引言
        中南大学湘雅医院医疗综合大楼地下负二层功能定位按照战时医院设计和建造,平时作为车库使用,面积约 8 000 平方米,地下二层至地上一层(含二楼以上个别科室)生活与医疗产生的污水和废水通过立管引至负二层集水井,地下总共设置有 56 个集水井,井内污水和废水通过潜污泵抽排到室外。经过 2 年的运行观察,发现其中的 18 个污水井故障发生率过高,月均维修处理约 40 台/次,每个污水井月均维修处理 2次以上,甚至由于多处排污设备故障同时发生导致地下车库被污水淹泡,造成严重安全事故。经多方调查和论证,结合医院实际情况提出用地面自吸泵替代液下潜污泵的改进方案,经 1 年时间改装完毕,运行稳定,达到预期效果。
 
1 现实情况与原因分析
        中南大学湘雅医院医疗综合大楼地下负二层有 18 个污水井,分布位置不规则不集中,井的大小为 2米长×1.5 米宽×2 米高,设计建造时因各种原因没有按照正常要求在泵坑前设置沉淀池,医疗和生活产生的粪便和各种垃圾进入污水井后,没有经过沉淀和清理就直接用潜污泵抽排。原排污系统采用每个集水井配置两台 4 kW 潜污泵,采用电缆浮球液位开关控制潜污泵启停,当浮球在液体浮力的作用下随液位的上升或下降到与水平面呈一定角度时,浮球体内的驱动机构驱动大容量微动开关,从而输出开(On)或关(Off)的信号,实现报警和控制功能,排污管立管上安装旁通式逆止阀防止污水倒流。经现场调查和分析,原排污系统主要故障和原因分析如下:
 
        (1)电源控制箱跳闸或潜污泵烧坏,原因为井内各种垃圾堵塞在潜污泵入水口导致潜污泵不上水空转烧坏,或者排污管立管逆止阀被垃圾堵塞污水无法排出,潜污泵长时间运转过载跳闸或烧坏;
        (2)潜污泵启动但污水无法排出,原因为排污管立管旁通式逆止阀被垃圾堵塞;
        (3)排污泵不自动控制运行或误报警,原因为污水井内粪渣结块导致电缆浮球液位开关失灵,在结块的粪渣中浮球失去正常工作环境,浮球不能随液位的上升或下降产生水平角度变化,浮球体内的驱动机构无法正常开关,无法正常输出开(On)或关(Off)的信号,从而导致排污泵不自动控制运行或误报警。
 
原排污系统功能缺陷引起的其它问题:
        1)出现故障需要维修时非常不方便,而且维修工作环境恶劣,对维修人员身体健康非常不利,由于潜污泵安装在粪坑里面,每次都需要加装临时泵将污水抽排至别的井,并清洗粪池内壁,同时还要相关科室配合停止用水,再安排工作人员下井维修作业,维修时间长难度大,井内空间小,卫生环境恶劣,经常下井作业容易损害维修人员身体健康。
        2)日常检查不方便。由于没有液位显示,每次检查都要用撬杆撬开井盖才能观察到井内水位情况(且经常有车辆停在井盖上导致无法按时检查),检查时间长,巡查人员工作效率低。
        3)潜污泵烧坏频繁,设备维修更换成本居高不下,经统计 2014 年共计更换 21 台潜污泵。
        4)地下排污系统故障发生频繁,如果故障发现不及时容易出现污水溢流情况,造成车库浸水,且污水流到地面臭味难闻,容易滋生细菌,尤其是夏天孳生蚊虫,对环境和人员造成负面影响。
 
2 改进方案
针对以上排污系统问题,经多方考察和研究提出以下改进方案:
        (1)将潜污泵改成自吸式涡流不堵塞排污泵,采用产品为亚力泵业 ZW 系列自吸式涡流不堵塞排污泵,型号为 50ZW20-15PB,每个污水井装两台自吸式涡流不堵塞排污泵泵,正常情况一备一用,来水量大时可两台泵同时工作加速排水。ZW 自吸式涡流不堵塞排污泵又称固液泵或杂质泵,这种泵设计独特,叶轮是缩在单独的叶轮室内,连接叶轮室的是压力室,当叶轮旋转时,泵体内液体产生强烈的轴向涡流作用,使进口造成真空,出口产生扬程。因而杂质可以从压水室排出,所以它的流道是完全畅通的,排污性能强,可以吸排含有大颗粒固体块、长纤维、沉淀物、粪便处理等污水。此项措施可以大大减少因水泵堵塞产生的故障,同时自吸式涡流不堵塞排污泵是安装在地面的,维护维修时无需下井,更加方便、安全。
        (2)将原来的电缆浮球液位开关控制潜污泵启停改为压力(液位)变送器和单回路智能测控仪控制,不但实现智能控制,同时也可以实现以下功能:1)实时测控并显示井内液位情况,超高和超低水位报警信号准确,单回路智能测控仪能做到井内液位实时测控,并采用高亮度 LED 数码显示液位,将会方便日常检查维护工作人员快速、及时、准确的判断排污系统是否运行正常,无需每次检查都要撬开井盖;2)压力(液位)变送器不受粪池内粪渣结块影响,不像电缆浮球液位开关那样,需要将浮球浮在液面上并随液位的上升或下降产生水平角度变化才能工作,压力(液位)变送器深入液面下将压力变化转化为线性的电流或电压信号,从而解决电缆浮球液位开关控制失灵问题;3)可向大楼 BA 系统提供准确实时的测控数据信号,
为实现中央远程智能监控提供数据基础。
        (3)在污水井内加装隔栅,采用直径 12 mm 的钢筋焊接成隔栅,隔栅间隙不大于 20 mm,将吸水口与周围区域隔离开,防止排污泵吸入太大的垃圾杂物,减少排污泵和排污出口立管上逆止阀堵塞。
        (4)改造工作分两个阶段实施,先改一个井观察 6 个月,如果有效果则全面推开,将其余 17 个井也改造。
 
3 改造实施完成后情况
        按照以上方案先选择一个污水井进行了试验性改造,试运行期间对一些细节问题进行了改进,如泵体安装位置调整,隔栅密度和位置调整、在联轴器部位加装安全保护罩,外围加装护栏等等。经 6 个月试运行和进一步完善,改进后的排污设备故障发生率大幅下降,维护维修也更加方便安全。鉴于试验性改造的成功,从 2015 年 7 月开始逐步对余下的 17 个污水井进行改造,到 2015 年 12 月完成全部污水井的改造。经过 2016 年一年的运行情况观察分析,改进后的系统运行稳定,故障率大幅下降,达成了预期目标。具体运行效果和收益情况如下:
        (1)排污系统故障由原来的约 40 台次/月减少至约 4 台次/月,故障率下降少了 90%,2016 年没有出现过因多处排污设备故障同时发生导致地下车库被污水淹泡并造成严重安全事故现象。
        (2)2016 年仅更换烧坏排污泵 1 台,原因为食堂油污混流入粪池结块造成堵塞,相比 2014 年更换潜污泵 21 台,更换设备量大幅下降,节约资金 10 万元。
        (3)自吸式涡流不堵塞排污泵是安装在地面的,维护维修时无需下井,更加方便、安全。维修员工不再需要在脏臭环境下、冒着病菌感染的危险下井维修作业,员工更加稳定,日常巡检人员工作效率也大大提高,原来需要 2 个人用 1 天时间完成的检查工作,改造后只需一个人半天就可以完成。
 
4 系统常见问题及处理方法
4.1  泵体内未加储液或储液不足,启动自吸排污泵不上水
        打开储液箱旋塞加满液体后再启动。
4.2 自吸排污泵吸入管路漏气
        消除管路漏气现象,检查进口管道是否漏气最简单方便的方法是先把自吸泵灌满水后出口阀门打开启动运行 5 分钟左右,再把泵停机后,贴近管道仔细听,如果有某个点发出哧哧的吸气声证明这个点有漏气现象,自吸泵只要进口管道有头发丝那么大的眼漏气就会影响泵吸不上水,查到漏气点采用涂层白乳胶等方法进行修补。如果检查到拍门磨损变形关闭不严则需更换拍门。
4.3  吸程过高或吸入管路太长弯头太多
         降低吸程或缩短管路 90 度弯头改为 45 度弯头或者斜坡安装。
4.4  机械密封泄漏过大
         自吸泵无液体工作导致空转损坏机械密封,更换机械密封。液体具有腐蚀性导致机械密封或者泵体遭到腐蚀,漏液也会吸不上水,需选用不锈钢自吸泵。
4.5  泵体里面或者进口管道有过多杂物导致堵塞
         检查清理掉堵塞物。
4.6 出口管道急弯向下或弯头太多管道变细导致空气无法排掉产生气蚀现象
         建议在弯头或者在管道顶部安装自动排气阀,排除空气。
4.7  液位显示失灵
         检查压力(液位)变送器电缆是否松动,根据井深固定好电缆。如图 1 所示。
自吸式涡流不堵塞排污泵安装示意图
5 存在的不足和改进空间
         5.1 自吸式涡流不堵塞排污泵运行时泵体产生一定的振动和噪音。需加强巡视,发现异常及时维修,按时添加润滑油,及时轴对中,更换轴承和背靠轮。如有静音效果更好的同类产品可以考虑使用。
         5.2 由于泵体安装在地面,需占用车库地面空间。要结合设备运行性能和考虑减少对地面影响设定好安装位置,并考虑安全需要,加装安全护栏和醒目标识,防止车辆碰撞。
         5.3 医院产生的污水和废水量大,需根据污水井污物产生情况,定期清理粪渣和垃圾,建议每季度不少于一次,尤其是使用人多的门诊和餐厅公共厕所产生粪便多,需要加大清理频率。
         中南大学湘雅医院就是典型的地下排污系统投入运行后出现各种缺陷,甚至不能满足使用功能需求,经系统论证后,引入智能测控仪和自吸式涡流排污泵等设备对原排污系统进行改造,解决了故障频率高,维护维修困难,运行成本高的缺陷。改造完成后经过一年时间运行考察与评估,认为达到了预期效果。这个案例的成功经验可以为医疗、商业、工业等行业中类似地下排污问题的解决提供借鉴。
 
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