CN110725394A - 利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统和排水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统，包括集水池、排水泵和排水管道，排水管道与排水泵连接；其中，该全自动排水系统还包括潜水排污泵、过滤水箱和储水箱；集水池、过滤水箱和储水箱顺次排列；所述潜水排污泵位于集水池底部，并通过排水管连接至过滤水箱中；储水箱与排水泵连接。以及公开了一种利于延长水泵使用寿命的全自动排水方法。本发明通过增加了潜水排污泵、过滤水箱和储水箱；潜水排污泵本身可泵送含固体颗粒物的废水，耐磨损，且重量轻，拆卸检修方便；过滤水箱和储水箱结构简单、易制作；管道排水泵因泵送不含岩石颗粒的废水，主要部件的磨损减少，保证了排水效率，提高了水泵的使用寿命，降低了运行成本。

Description

利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统和排水方法

技术领域

本发明涉及水电工程施工技术领域，具体涉及一种利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统和排水方法。特别是用于地下洞室工程的开挖施工产生的废水排出的全自动排水系统和排水方法。

背景技术

抽水蓄能电站的地下洞室(包括地下厂房、主变室、尾水调压井、排水廊道等)施工时，往往需要设置排水系统，配备大功率高扬程的排水泵向外排出施工废水。通常的做法是，在地下洞室工程的合适位置，设置集水池，安装排水泵；各施工作业面的施工废水汇集到集水池，大功率高扬程的排水泵通过管路将施工废水排出洞外。

由于施工废水中含有大量的岩石颗粒及石粉(尤其是地下洞室工程的开挖施工产生的废水)，在排水泵运行过程中对水泵的叶轮、泵体、泵轴造成磨损，导致排水泵的扬程、工作效率降低，水泵主要部件的使用寿命缩短，更换检修频繁，影响施工进度；同时因磨损产生的噪音和振动，还会影响运行人员的工作环境。

发明内容

为了延长排水泵的使用寿命，必须降低施工废水中岩石颗粒及石粉的含量，从而减少对水泵各部件的磨损，本发明设计开发了一种利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统，以及利用该全自动排水系统进行排水的排水方法，该全自动排水系统和排水方法能够将废水中岩石颗粒及石粉在排出前进行过滤并分离，降低或消除了岩石颗粒及石粉排水泵的叶轮、泵体、泵轴造成的磨损，并提高了抽水效率。在抽水蓄能电站地下工程开挖施工中应用，效果显著。

本发明提供的一种利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统，包括集水池、排水泵和排水管道，排水管道与排水泵连接；其中，该全自动排水系统还包括潜水排污泵、过滤水箱和储水箱；集水池、过滤水箱和储水箱顺次排列；集水池位置低于过滤水箱和储水箱；所述潜水排污泵位于集水池底部，并通过排水管连接至过滤水箱中；储水箱与排水泵连接。

本发明中，施工废水汇集至集水池，潜水排污泵将废水抽至过滤水箱，岩石颗粒及石粉滞留沉淀在过滤水箱内，经过滤的废水自流至储水箱，通过排水泵和排水管道排至洞室外部。因过滤清除了废水中的岩石颗粒及部分石粉，降低了对排水泵的磨损，延长了排水泵的使用寿命，降低了排水成本，确保了施工进度。

本发明中，过滤水箱内的岩石颗粒及石粉集满或集到一定量后，可以将过滤水箱单独吊装出来，运至弃渣场，倾倒岩石颗粒及石粉后重新归位使用，在降低排水泵的磨损的情况下，还大大提高了排水效率。

进一步地，过滤水箱的顶部设有溢流槽；所述溢流槽位于储水箱上方。

更为具体的，溢流槽凸出于过滤水箱的侧壁，方便溢流槽位于储水箱上方，也方便溢流槽中的水流入储水箱。

进一步地，过滤水箱中设有竖立的隔板；所述隔板高度小于过滤水箱高度，同时大于或等于过滤水箱高度的一半；隔板的底部至过滤水箱顶部设有滤网；所述隔板和滤网将过滤水箱分隔为A空间和B空间。

进一步地，溢流槽在过滤水箱上的位置高于隔板高度。

进一步的，潜水排污泵连接的排水管位于过滤水箱的A空间内，同时，溢流槽位于过滤水箱的B空间顶部。

进一步的，储水箱底部设有出口，该出口与排水泵连接；水箱出口与排水泵之间设有闸阀；排水泵通过逆止阀与排水管道连接。

进一步的，潜水排污泵和排水泵均包括浮球开关和控制启动柜。

本发明中，潜水排污泵和排水泵通过浮球开关及控制柜实现自动控制。

另一方面，本发明还提供利于延长水泵使用寿命的全自动排水方法，其中，包括一利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统，该全自动排水系统包括集水池、排水泵和排水管道，排水管道与排水泵连接；其中，该全自动排水系统还包括潜水排污泵、过滤水箱和储水箱；集水池、过滤水箱和储水箱顺次排列；所述潜水排污泵位于集水池底部，并通过排水管连接至过滤水箱中；储水箱与排水泵连接；包括如下步骤：

1)地下洞室各施工作业面的施工废水汇集到集水池；

2)开启全自动排水系统，然后开启潜水排污泵，通过排水管将施工废水排至过滤水箱；

3)过滤水箱过滤废水；

4)经过滤水箱过滤的水流入储水箱；

5)储水箱中的水通过排水泵和排水管道排出地下洞室外；

6)当集水池中施工废水被抽取完后，关停全自动排水系统。

进一步的，潜水排污泵包括浮球开关、控制启动柜；步骤2)中，浮球开关安装在集水池内，并根据集水池内的水位升降控制潜水排污泵启停。

进一步的，过滤水箱中设有竖立的隔板；隔板的顶部至过滤水箱顶部设有滤网；隔板和滤网将过滤水箱分隔为A空间和B空间；步骤2)中，潜水排污泵通过排水管将施工废水排入过滤水箱的A空间内。

进一步的，步骤3)中，过滤水箱中的A空间内的施工废水经滤网流入B空间内，实现过滤过程；废水中的岩石颗粒及石粉滞留沉淀在过滤水箱的A空间内。

进一步的，过滤水箱顶部设有溢流槽；所述溢流槽位于储水箱上方；步骤4)中，过滤水箱中B空间内的过滤废水通过溢流槽自溢至储水箱。

进一步的，还包括位于步骤5和步骤6)之间的步骤a)：过滤水箱的A空间内的岩石颗粒及石粉集满至隔板高度时，关停全自动排水系统，将过滤水箱装运至弃渣场，倾倒岩石颗粒及石粉后重新归位，再次开启全自动排水系统。

进一步的，步骤5)中，还包括连接在储水箱和排水泵之间的闸阀，关闭闸阀后，可对排水泵进行维护检修；以及连接在排水泵和排水管道之间的逆止阀，逆止阀可防止排水管道的水倒流损坏排水泵。

进一步的，排水泵泵包括浮球开关、控制启动柜；步骤5)中，浮球开关安装在储水箱内，并根据储水箱内的水位升降控制排水泵启停。

有益效果

本发明的利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统和排水方法，增加了潜水排污泵、过滤水箱和储水箱；潜水排污泵本身可泵送含固体颗粒物的废水，耐磨损，且重量轻，拆卸检修方便；过滤水箱和储水箱结构简单、易制作；管道排水泵因泵送不含岩石颗粒的废水，主要部件的磨损减少，不仅保证了排水效率，更是极大地提高了水泵的使用寿命，降低了运行成本。过滤水箱内滞留沉淀的岩石颗粒及石粉清除方便，可循环使用。整个排水系统可实现全自动运行，无需专门的操作人员。

本发明的利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统和排水方法，应用范围广，比如抽水蓄能电站地下洞室开挖施工阶段的施工排水系统、公路及铁路隧道工程开挖施工的排水系统。

附图说明

图1为全自动排水系统的示意图。

附图标记说明：

全自动排水系统100，地下洞室外部200，隧道路面300，集水池10，潜水排污泵20，排水管21，过滤水箱30，滤网31，隔板32，溢流槽34，储水箱40，出水口41，排水泵50，排水管道51，闸阀60，逆止阀70，施工废水80，过滤废水81

具体实施方式

下面对本发明涉及的机构或这些所使用的技术术语做进一步的说明。在下面的详细描述中，图例附带的参考文字是这里的一个部分，它以举例说明本发明可能实行的特定具体方案的方式来说明。我们并不排除本发明还可以实行其它的具体方案和在不违背本发明的使用范围的情况下改变本发明的结构。

如图1所示，本发明中的利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统100，包括集水池10、排水泵50和排水管道51，其中排水管道51连接在排水泵50下游。集水池10一般设在抽水蓄能电站地下工程的进厂交通洞、通风洞或施工支洞等与外部连接的隧道内，设置位置宜在隧道的底部或多个洞室施工作业面的施工废水易汇集处。集水池10在隧道靠洞壁的一侧路面下挖，长方体形状，深度2m左右，且集水池的设置不得影响隧道交通通行。集水池10的容量根据施工废水量确定。本发明的全自动排水系统100还包括潜水排污泵20、过滤水箱30和储水箱40；集水池10、过滤水箱30和储水箱40顺次排列。潜水排污泵20位于集水池10底部，并通过排水管21连接至过滤水箱30中，也即，排水管21一端连接潜水排污泵20，另一端位于过滤水箱30中。储水箱40与排水泵50连接，具体的，排水泵50连接在储水箱40的下游。

通常，为了方便施工作业面的废水流入集水池10，集水池10设置在隧道路面300之下，如图1所示，而过滤水箱30和储水箱40则通常位于隧道路面300上，因此，一些实施例中，集水池10位置低于过滤水箱30和储水箱40。

施工作业面上产生的施工废水80汇集至集水池10后，通过位于集水池10内的潜水排污泵20将施工废水80抽至过滤水箱30进行过滤，施工废水80中的岩石颗粒及石粉滞留沉淀在过滤水箱30内，经过滤的废水81自流至储水箱40，再通过与储水箱40连接的排水泵50和排水管道51排至地下洞室外200。一些实施例中，排水系统100中配备2台潜水排污泵20，其中1台作为备用泵。潜水排污泵20选择WQ型，移动式安装，拆卸检修方便；选择的潜水排污泵20的扬程应大于集水池的深度与过滤水箱30的高度之和，流量应大于各洞室施工作业面汇集的施工废水量。

一些实施例中，过滤水箱30中设有竖立的隔板32，该隔板32将过滤水箱30分隔为两部分：A空间和B空间。更为具体的实施例中，隔板32高度小于过滤水箱30高度，同时大于或等于过滤水箱30高度的一半。因此，A空间和B空间底部不连通，上部相连通。另一些实施例中，在隔板32的顶部设有滤网31，该滤网31一直连接到过滤水箱30的顶部，从而，A空间和B空间上部相连通处通过滤网31阻隔，只能通过废水，而废水80中的岩石颗粒及石粉因沉积在A空间底部，通常不通过滤网31进入B空间，更进一步，滤网31也能够阻隔岩石颗粒及石粉，使其不能通过滤网31进入B空间。一些实施例中，滤网31选择钢丝网上固定覆盖土工布，能够有效阻挡岩石颗粒及石粉。

当过滤水箱30内的岩石颗粒及石粉集到一定量后，比如岩石颗粒及石粉堆积到隔板32高度后，整个水箱30可吊装至运输汽车上运至地下工程外的弃渣场，将岩石颗粒及石粉弃掉后重新归位。这样，整个排水系统100可以长期循环使用，提高效率的同时降低了排水系统的损耗。

一些实施例中，过滤水箱30的顶部设有溢流槽34；该溢流槽34同时位于储水箱40上方。并且，溢流槽34在过滤水箱30上的位置高于隔板32的高度。一些具体的实施例中，溢流槽34凸出于过滤水箱30的顶部侧壁，方便溢流槽34位于储水箱40上方，也方便溢流槽34中的废水81流入储水箱40。潜水排污泵20连接的排水管21和溢流槽34分别位于过滤水箱30的两个不同空间内，也即，潜水排污泵20连接的排水管21位于过滤水箱30的A空间内，同时，溢流槽34位于过滤水箱的B空间顶部。

储水箱40底部设有出口41，该出口41与排水泵50连接。一些优选的实施例中，储水箱出口41与排水泵51之间设有闸阀60，关闭闸阀60可对排水泵进行维护检修。另一些具体的实施例中，排水泵50通过逆止阀70与排水管道51连接。排水泵50的出口安装逆止阀70，逆止阀70的规格与排水泵50的出口管径相一致，防止排水泵停机时排水管的水倒流损坏排水泵。

一些具体的实施例中，过滤水箱30采用5mm钢板焊接制成，外形尺寸(长×宽×高)：1m×1.5m×2m；过滤水箱30内设有5mm钢板制作的钢隔板32，隔板32的上部安装有滤网31；过滤水箱30两侧设置吊耳，便于起吊设备吊装；过滤水箱30出水侧设溢流槽34，经过滤的废水81经溢流槽34自溢至储水箱40。储水箱40采用5mm钢板焊接制成，储水箱40高度不超过1.8m(与过滤水箱30匹配)，容量根据现场废水量确定；储水箱40侧面底部设两个出水口41，并安装闸阀60与排水泵50连接。

潜水排污泵20包括浮球开关和控制启动柜。潜水排污泵控制启动柜内主要安装水泵的启停按钮、手动/自动选择开关、水泵电机的动力回路、控制和保护电路，并可通过安装在集水池10内的电缆浮球开关进行自动启停控制。电缆浮球开关结构简单，安装使用方便，由电缆、重锤和浮球组成(浮球内装微动开关)，浮球采用PP聚丙烯材料注塑而成，具有耐腐蚀、抗高低温的特点。电缆浮球开关装在集水池10内，当集水池10中的废水逐步上升时，因受到重锤的阻力，使浮球以重锤为中心逐渐向上浮起，浮球达到微动开关动作角度(废水达到集水池10的2/3高度)时，微动开关闭合，接通控制启动柜内潜水排污泵电机的启动控制回路，自动启动潜水排污泵，使潜水排污泵开始抽送废水。随着废水水位的逐步降低，浮球以重锤为中心逐渐下落，当浮球与废水水面垂直(集水池10废水水面略高于潜水排污泵的进水口)时，浮球内微动开关动作，断开控制启动柜内潜水排污泵电机的控制回路，自动停止潜水排污泵的运行。

排水泵50选择大功率高扬程排水泵，一般选用2台，一台运行，一台备用，并联在该全自动排水系统上。该大功率高扬程排水泵50包括浮球开关和控制启动柜。排水泵控制启动柜内主要安装水泵的启停按钮、手动/自动选择开关、水泵电机的控制和保护电路，并通过安装在储水箱40内的电缆浮球开关(与控制潜水排污泵的电缆浮球开关同型号规格)进行自动启停控制。电缆浮球开关装在储水箱40内，距储水箱40底部出口2m为宜，当储水箱40中的废水逐步上升时，使浮球以重锤为中心逐渐向上浮起，浮球达到微动开关动作角度(废水达到储水箱40的2/3高度)时，微动开关闭合，接通控制启动柜内排水泵电机的启动控制回路，自动启动排水泵，使排水泵开始抽送废水至地下洞室外200。随着储水箱40废水水位的逐步降低，浮球以重锤为中心逐渐下落，当浮球与废水水面垂直(储水箱40废水水面略高于底部出口)时，浮球内微动开关动作，断开控制启动柜内排水泵电机的控制回路，自动停止排水泵的运行。

下面就本发明的全自动排水系统来进行排水的排水方法进行详细描述。

1.地下洞室各施工作业面的施工废水汇集到集水池10；

2.开启全自动排水系统100，集水池10内安装的浮球开关根据集水池10内的水位升降通过控制启动柜控制潜水排污泵20启停，通过与潜水排污泵20连接的排水管21将施工废水80排至过滤水箱30的A空间；

3.过滤水箱30中的A空间内的施工废水80经滤网流入B空间内，过滤废水；废水中的岩石颗粒及石粉滞留沉淀在过滤水箱30的A空间内；

4.过滤水箱30中B空间内的过滤废水81通过溢流槽34自溢至储水箱40；5.储水箱40中的浮球开关根据储水箱40的水位升降通过控制启动柜控制排水泵50启停，将过滤废水81通过排水泵50和排水管道51排出地下洞室外200；

6.过滤水箱30的A空间内的岩石颗粒及石粉集满至隔板32高度后，关停全自动排水系统100，将过滤水箱30装运至弃渣场，倾倒岩石颗粒及石粉后重新归位，再次开启全自动排水系统100；

7.在需要对排水泵50进行维护检修时，关闭闸阀60，对排水泵50进行维护检修。

Claims (12)

1.一种利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统，包括集水池、排水泵和排水管道，排水管道与排水泵连接；其特征在于，该全自动排水系统还包括潜水排污泵、过滤水箱和储水箱；集水池、过滤水箱和储水箱顺次排列；集水池位置低于过滤水箱和储水箱；所述潜水排污泵位于集水池底部，并通过排水管连接至过滤水箱中；储水箱与排水泵连接。

2.根据权利要求1所述的全自动排水系统，其特征在于，过滤水箱的顶部设有溢流槽；所述溢流槽位于储水箱上方。

3.根据权利要求1所述的全自动排水系统，其特征在于，过滤水箱中设有竖立的隔板；所述隔板高度小于过滤水箱高度，同时大于或等于过滤水箱高度的一半；隔板的顶部至过滤水箱顶部设有滤网；所述隔板和滤网将过滤水箱分隔为A空间和B空间。

4.根据权利要求1所述的全自动排水系统，其特征在于，储水箱底部设有出口，该出口与排水泵连接；储水箱出口与排水泵之间设有闸阀；排水泵通过逆止阀与排水管道连接。

5.一种利于延长水泵使用寿命的全自动排水方法，其特征在于，包括一种利于延长水泵使用寿命的全自动排水系统，该全自动排水系统包括集水池、排水泵和排水管道，排水管道与排水泵连接；该全自动排水系统还包括潜水排污泵、过滤水箱和储水箱；集水池、过滤水箱和储水箱顺次排列；所述潜水排污泵位于集水池底部，并通过排水管连接至过滤水箱中；储水箱与排水泵连接；其中，包括如下步骤：

1)地下洞室各施工作业面的施工废水汇集到集水池；

2)开启全自动排水系统，然后开启潜水排污泵，通过排水管将施工废水排至过滤水箱；

3)过滤水箱过滤废水；

4)经过滤水箱过滤的水流入储水箱；

5)储水箱中的水通过排水泵和排水管道排出地下洞室外；

6)当集水池中施工废水被抽取完后，关停全自动排水系统。

6.根据权利要求5所述的全自动排水方法，其特征在于，潜水排污泵包括浮球开关、控制启动柜；步骤2)中，浮球开关安装在集水池内，并根据集水池内的水位升降控制潜水排污泵启停。

7.根据权利要求5所述的全自动排水方法，其特征在于，过滤水箱中设有竖立的隔板；隔板的顶部至过滤水箱顶部设有滤网；隔板和滤网将过滤水箱分隔为A空间和B空间；步骤2)中，潜水排污泵通过排水管将施工废水排入过滤水箱的A空间内。

8.根据权利要求7所述的全自动排水方法，其特征在于，步骤3)中，过滤水箱中的A空间内的施工废水经滤网流入B空间内，实现过滤过程；废水中的岩石颗粒及石粉滞留沉淀在过滤水箱的A空间内。

9.根据权利要求7所述的全自动排水方法，其特征在于，过滤水箱顶部设有溢流槽；所述溢流槽位于储水箱上方；步骤4)中，过滤水箱中B空间内的过滤废水通过溢流槽自溢至储水箱。

10.根据权利要求9所述的全自动排水方法，其特征在于，还包括位于步骤5和步骤6)之间的步骤a)：过滤水箱的A空间内的岩石颗粒及石粉集至隔板高度后，关停全自动排水系统，将过滤水箱中运至弃渣场，倾倒岩石颗粒及石粉后重新归位，再次开启全自动排水系统。

11.根据权利要求5所述的全自动排水方法，其特征在于，步骤5)中，还包括连接在储水箱和排水泵之间的闸阀，关闭闸阀后，可对排水泵进行维护检修；以及连接在排水泵和排水管道之间的逆止阀，逆止阀可防止排水管道的水倒流损坏排水泵。

12.根据权利要求5所述的全自动排水方法，其特征在于，排水泵泵包括浮球开关、控制启动柜；步骤5)中，浮球开关安装在储水箱内，并根据储水箱内的水位升降控制潜水排污泵启停。

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