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【摘 要】 一体式预制泵站为一种全新的泵站整体解决方案，从泵站的生产、安装到试运行，完全打破我们对传统泵站的认知。本文简要分析了一体式预制泵站的特点、优势及设计应用要点，供相关人士参考
【关键词】 一体式;泵站;设计;应用
泵站作为排水工程中投资大，功能重要的构筑物（设备），通常设置在排水管道的中途或终点需要将水体提升时。大家熟知的传统式泵站主要由管理用房、集水间组成，占地大，需要较多绿化衬托，有地面建筑，有臭味。一体式预制泵站的出现，是泵站发展史上的一个进步，在某些场所用于替代传统式泵站。
传统式泵站 一体式预制泵站
一、一体式泵站的结构组成
一体式预制泵站由GPR井筒、水泵、管道、阀门、传感器、控制系统和通风系统等部件组成，全部在工厂预制完成，并经过预组装运行无误后再分拆运至现场组装，既高效又便捷。一体式预制泵站配套有专用监测系统和远程管理系统，可发射和接受无线控制信号，具有远程监控功能，甚至可以通过手机监控泵站的运行。泵站井筒分为三部分：下部为进水间兼做蓄水间，进水格栅即安装在进水间内;中部为设备间，安装有水泵及管道系统及分隔平台;上部为检修间及安装有部分运行控制仪器。整个泵站的控制终端则集成在控制柜内，设置在地面，一般在一体式泵站附近。管理人员通过控制柜设置，可以实现自动控制，也可以实时手动控制。
二、一体式泵站的优势与不足
相比较传统式泵站，一体式预制泵站的优势体现在以下几点。
1.一体式泵站无碍周边景观。一体式泵站为全埋地式，地面部分仅有一个控制柜与一个检查孔，其余部分在安装后可恢复为绿地，在最大程度上保护了原有景观景致。
2.一体式泵站绿化环保，无泄漏，无臭气溢出。泵站GPR筒体为全封闭，污水由管道-筒体、水泵-管道输送，保证污水不泄露，臭气不外溢，对人们感官感觉无不良影响，可称为绿化环保。
3.体积小，占地小，施工简便，施工周期短。根据输送污水量规模，筒体直径范围2～5米，相对传统泵站来说，体积、占地面积大大较少，周边亦无需专用绿化隔离带。一体式泵站为全埋地式，基坑开挖面小，施工难度小，采用钢板桩维护即可。一体式泵站为预制设备，运至现场直接安装，覆土回填，施工工期短，施工风险也小。
4.总体造价经济。根据以往工程经验，在不算征地所省下的费用情况下，预制泵站的设备造价比传统泵站的总造价节省30%以上。
一体式预制泵站的不足包括：
1.一体式泵站属于全新设备，虽然国内已有较多成功例子，但是目前尚无相关专门的规范、规程（污水一体化泵站规程尚处在编写过程中），产品的选择和定型靠设计方与厂家协调确定，实施过程复杂，难免反复。
2.一体式泵站多采用粉碎格栅。粉碎能将污废水中较大的杂质、垃圾切割成小颗粒固体，保护水泵长久顺利运行。但是，小颗粒固体的大量增加，对污水处理厂污水处理、运行方面产生较大不利影响。而传统式泵站所用格栅大多只拦截，不切割，没有这方面的影响。
综上所述：一体式预制泵站较适用的条件是：风景名胜区以及对景观要求较高的场所;土地资源紧缺，无条件修建传统式泵站的情况;城市中心区、高端商业区，对立面、环境要求较高场所。能突出体现一体式泵站优势所在，是选择一体式泵站的一个总原则。
三、一体式泵站的技术要求
1.对电机要求高。一体式井筒下部作为进水间兼调蓄空间，因井筒较小，调蓄量不足。这是一体式泵站目前最大的问题。调蓄量不足，而污水流量较大时，水泵就要频繁开启，因此对电机的要求很高。目前，进口水泵可达到每小时20次的起泵次数，一般国产水泵在10次左右。
2.对流态要求高。因井筒尺寸较小，水流在输送过程中易出现紊流，影响到水泵的运行，也容易在井筒内产生沉积，堵塞泵坑。一体式筒体的设计需要进行水力模型计算。国外知名设备商针对这个问题有专门关于流体动力学（computational fluid dynamics，简称CFD）的研究，根据水力计算结构优化了泵坑底部的水力模型，解决了泵坑堵塞的难题。在我国，目前暂时没有相关的研究。
3.水泵拟合度要求高。一体式泵站内部往往配备2～3台水泵，水泵与水泵之间间距较小，在共同工作时宜产生相互干扰，因此对各台水泵的拟合度要求高，对水泵的运行精度要求高。
4.对格栅要求高。一体式泵站采用粉碎性格栅或提篮格栅，往往以粉碎性格栅为主。粉碎型格栅最先是国外引进到国内一种地埋式的市政、水利、泵站系统中所使用的除污设备，能将污水管网中的末片、空瓶、布片等杂物垃圾进行粉碎，以保护泵站中其他设备，使其正常运转。格栅最重要部件即为粉碎部分：由两根轴带动刀片交叉进行运转粉碎，而其中最重要的是刀片。硬度及工艺要求非常高，目前只有进口的刀片比较可靠。
5.自动化程度要求高。因为一体式泵站调蓄量不足，水泵启动较频繁，一般设计采用变频水泵。变频泵根据流量的大小实时调整转速，因此对控制系统的自动化程度要求高。
四、目前一体式泵站设备
一体式预制泵站在欧洲有超过60年的研究和开发使用历史，已成为欧洲市政排水泵站的主要解决方案。经过多年来的项目经验，经过不断的研发修改，一体式泵站已经是非常成熟的工艺，泵站内各个主要部件间能够做到非常好的匹配。对于一体式泵站中关键部件，进口水泵的水泵效率，产品的质量、寿命均优于国产水泵，但其后期维护及保养上费用较之国产更高，而保养次数及维修频率又低于国产设备。
我国一体化泵站研发与生产时间不足十年，在理论及工艺上距离国外尚有差距。因为研发时间短，经验缺乏，目前国内一体式泵站设备多以模仿为主，生产的一体设备在稳定性方面不如进口设备，各部件之间契合稍差。 目前，国内可以采购到的一体式泵站设备有三种：进口设备、进口品牌、国产设备。进口设备效率高、寿命长、稳定性好，但价格高昂，国产设备价格实惠但其它方面稍差。重要性决定其应具备的可靠性，选择进口或者国产，应根据泵站重要性来确定。进口品牌是在关键部件上（例如水泵、格栅）采用进口，其余部件国内采购，最后由提供商统一装配，算是一种折中方案。
五、一体式泵站设计中的注意点
（1）城市污水管网系统往往按规划逐年实施，管网中污水量也是逐年变化，逐年递增。设计一体式泵站时，为避免重复建设，筒体尺寸可以按远期规划污水量设计，水泵装机容量可按近期配置，随着污水量的增加，只要增设水泵即可。需要注意的是，泵站内管道配件等应按远期水泵台数预先设置，即为日后增加水泵预留接口。
（2）一体式泵站具有体积小，占地小，预制安装，施工简便的优势，若区域远期污水量较大，一体式筒体一次性到位，有可能尺寸很大，则其优势难以发挥。
建议此种情况采用多筒体并联系统。早期先设置一个筒体，随着污水量增加，可以新增一个筒体，并入系统。多筒体之间连接设置应预先设计，并预留土地及接口等。
（3）格栅也是一体式水泵关键部件，业主或设计方可以根据需要采用一用一备，确保泵站不间断工作。
（4）当筒体内水泵按2用1备设计，但早期按1用1备装备2台水泵时，2台水泵先安装在两边，中间位置留待后期增加水泵时使用。这样两台水泵交替运行，能较好保持筒体内良好水流流态。
（5）一体式筒体安装时搁在坑底混凝土基础上，用加强螺栓固定。在沿海一带的冲击平原，地质情况较差，应根据地质报告进行基础计算、加固。泵站运行时有轻微震动，可在基坑回填接近地面时浇筑一圈混凝土，起到稳固筒体作用。
六、总结
总而言之，一体式预制泵站作为一个全新的泵站解决方案，虽然有些许不足之处，但优势更加明显，在某些条件下是传统式泵站一个很好的替代。我们在设计选用时，应遵循重要性决定可靠性的原则，经方案对比分析后确定方案。
参考文献：
[1]侯继燕，罗伟，贾韬，邓娟，丁章祥.一体化污水提升泵站的应用探讨[J].《西南给排水》2013年01期
[2]王卓颖，吴恩赐，郭德若，潘玮.预制泵站在中小型泵站应用中的优势[J].《中国给水排水》2010年08期
【关键词】 一体式;泵站;设计;应用
泵站作为排水工程中投资大，功能重要的构筑物（设备），通常设置在排水管道的中途或终点需要将水体提升时。大家熟知的传统式泵站主要由管理用房、集水间组成，占地大，需要较多绿化衬托，有地面建筑，有臭味。一体式预制泵站的出现，是泵站发展史上的一个进步，在某些场所用于替代传统式泵站。
传统式泵站 一体式预制泵站
一、一体式泵站的结构组成
一体式预制泵站由GPR井筒、水泵、管道、阀门、传感器、控制系统和通风系统等部件组成，全部在工厂预制完成，并经过预组装运行无误后再分拆运至现场组装，既高效又便捷。一体式预制泵站配套有专用监测系统和远程管理系统，可发射和接受无线控制信号，具有远程监控功能，甚至可以通过手机监控泵站的运行。泵站井筒分为三部分：下部为进水间兼做蓄水间，进水格栅即安装在进水间内;中部为设备间，安装有水泵及管道系统及分隔平台;上部为检修间及安装有部分运行控制仪器。整个泵站的控制终端则集成在控制柜内，设置在地面，一般在一体式泵站附近。管理人员通过控制柜设置，可以实现自动控制，也可以实时手动控制。
二、一体式泵站的优势与不足
相比较传统式泵站，一体式预制泵站的优势体现在以下几点。
1.一体式泵站无碍周边景观。一体式泵站为全埋地式，地面部分仅有一个控制柜与一个检查孔，其余部分在安装后可恢复为绿地，在最大程度上保护了原有景观景致。
2.一体式泵站绿化环保，无泄漏，无臭气溢出。泵站GPR筒体为全封闭，污水由管道-筒体、水泵-管道输送，保证污水不泄露，臭气不外溢，对人们感官感觉无不良影响，可称为绿化环保。
3.体积小，占地小，施工简便，施工周期短。根据输送污水量规模，筒体直径范围2～5米，相对传统泵站来说，体积、占地面积大大较少，周边亦无需专用绿化隔离带。一体式泵站为全埋地式，基坑开挖面小，施工难度小，采用钢板桩维护即可。一体式泵站为预制设备，运至现场直接安装，覆土回填，施工工期短，施工风险也小。
4.总体造价经济。根据以往工程经验，在不算征地所省下的费用情况下，预制泵站的设备造价比传统泵站的总造价节省30%以上。
一体式预制泵站的不足包括：
1.一体式泵站属于全新设备，虽然国内已有较多成功例子，但是目前尚无相关专门的规范、规程（污水一体化泵站规程尚处在编写过程中），产品的选择和定型靠设计方与厂家协调确定，实施过程复杂，难免反复。
2.一体式泵站多采用粉碎格栅。粉碎能将污废水中较大的杂质、垃圾切割成小颗粒固体，保护水泵长久顺利运行。但是，小颗粒固体的大量增加，对污水处理厂污水处理、运行方面产生较大不利影响。而传统式泵站所用格栅大多只拦截，不切割，没有这方面的影响。
综上所述：一体式预制泵站较适用的条件是：风景名胜区以及对景观要求较高的场所;土地资源紧缺，无条件修建传统式泵站的情况;城市中心区、高端商业区，对立面、环境要求较高场所。能突出体现一体式泵站优势所在，是选择一体式泵站的一个总原则。
三、一体式泵站的技术要求
1.对电机要求高。一体式井筒下部作为进水间兼调蓄空间，因井筒较小，调蓄量不足。这是一体式泵站目前最大的问题。调蓄量不足，而污水流量较大时，水泵就要频繁开启，因此对电机的要求很高。目前，进口水泵可达到每小时20次的起泵次数，一般国产水泵在10次左右。
2.对流态要求高。因井筒尺寸较小，水流在输送过程中易出现紊流，影响到水泵的运行，也容易在井筒内产生沉积，堵塞泵坑。一体式筒体的设计需要进行水力模型计算。国外知名设备商针对这个问题有专门关于流体动力学（computational fluid dynamics，简称CFD）的研究，根据水力计算结构优化了泵坑底部的水力模型，解决了泵坑堵塞的难题。在我国，目前暂时没有相关的研究。
3.水泵拟合度要求高。一体式泵站内部往往配备2～3台水泵，水泵与水泵之间间距较小，在共同工作时宜产生相互干扰，因此对各台水泵的拟合度要求高，对水泵的运行精度要求高。
4.对格栅要求高。一体式泵站采用粉碎性格栅或提篮格栅，往往以粉碎性格栅为主。粉碎型格栅最先是国外引进到国内一种地埋式的市政、水利、泵站系统中所使用的除污设备，能将污水管网中的末片、空瓶、布片等杂物垃圾进行粉碎，以保护泵站中其他设备，使其正常运转。格栅最重要部件即为粉碎部分：由两根轴带动刀片交叉进行运转粉碎，而其中最重要的是刀片。硬度及工艺要求非常高，目前只有进口的刀片比较可靠。
5.自动化程度要求高。因为一体式泵站调蓄量不足，水泵启动较频繁，一般设计采用变频水泵。变频泵根据流量的大小实时调整转速，因此对控制系统的自动化程度要求高。
四、目前一体式泵站设备
一体式预制泵站在欧洲有超过60年的研究和开发使用历史，已成为欧洲市政排水泵站的主要解决方案。经过多年来的项目经验，经过不断的研发修改，一体式泵站已经是非常成熟的工艺，泵站内各个主要部件间能够做到非常好的匹配。对于一体式泵站中关键部件，进口水泵的水泵效率，产品的质量、寿命均优于国产水泵，但其后期维护及保养上费用较之国产更高，而保养次数及维修频率又低于国产设备。
我国一体化泵站研发与生产时间不足十年，在理论及工艺上距离国外尚有差距。因为研发时间短，经验缺乏，目前国内一体式泵站设备多以模仿为主，生产的一体设备在稳定性方面不如进口设备，各部件之间契合稍差。 目前，国内可以采购到的一体式泵站设备有三种：进口设备、进口品牌、国产设备。进口设备效率高、寿命长、稳定性好，但价格高昂，国产设备价格实惠但其它方面稍差。重要性决定其应具备的可靠性，选择进口或者国产，应根据泵站重要性来确定。进口品牌是在关键部件上（例如水泵、格栅）采用进口，其余部件国内采购，最后由提供商统一装配，算是一种折中方案。
五、一体式泵站设计中的注意点
（1）城市污水管网系统往往按规划逐年实施，管网中污水量也是逐年变化，逐年递增。设计一体式泵站时，为避免重复建设，筒体尺寸可以按远期规划污水量设计，水泵装机容量可按近期配置，随着污水量的增加，只要增设水泵即可。需要注意的是，泵站内管道配件等应按远期水泵台数预先设置，即为日后增加水泵预留接口。
（2）一体式泵站具有体积小，占地小，预制安装，施工简便的优势，若区域远期污水量较大，一体式筒体一次性到位，有可能尺寸很大，则其优势难以发挥。
建议此种情况采用多筒体并联系统。早期先设置一个筒体，随着污水量增加，可以新增一个筒体，并入系统。多筒体之间连接设置应预先设计，并预留土地及接口等。
（3）格栅也是一体式水泵关键部件，业主或设计方可以根据需要采用一用一备，确保泵站不间断工作。
（4）当筒体内水泵按2用1备设计，但早期按1用1备装备2台水泵时，2台水泵先安装在两边，中间位置留待后期增加水泵时使用。这样两台水泵交替运行，能较好保持筒体内良好水流流态。
（5）一体式筒体安装时搁在坑底混凝土基础上，用加强螺栓固定。在沿海一带的冲击平原，地质情况较差，应根据地质报告进行基础计算、加固。泵站运行时有轻微震动，可在基坑回填接近地面时浇筑一圈混凝土，起到稳固筒体作用。
六、总结
总而言之，一体式预制泵站作为一个全新的泵站解决方案，虽然有些许不足之处，但优势更加明显，在某些条件下是传统式泵站一个很好的替代。我们在设计选用时，应遵循重要性决定可靠性的原则，经方案对比分析后确定方案。
参考文献：
[1]侯继燕，罗伟，贾韬，邓娟，丁章祥.一体化污水提升泵站的应用探讨[J].《西南给排水》2013年01期
[2]王卓颖，吴恩赐，郭德若，潘玮.预制泵站在中小型泵站应用中的优势[J].《中国给水排水》2010年08期