《立交泵站授课教案》课件

立交泵站授课教案课程引言城市防涝的关键防线地下空间排水核心立交泵站承担着城市雨水排放在现代城市地下空间开发中，的重要任务，是防止城市内涝泵站系统确保地下设施的安全的第一道防线运行综合系统协同作用教学目标掌握泵站结构及工作原理深入理解泵站各组成部分的功能特点和运行机制，建立完整的技术框架理解常见设备与自动化系统熟悉主要机电设备性能参数，掌握自动化控制系统的基本原理和操作方法能独立分析运行及应急问题具备故障诊断和应急处置能力，能够制定合理的运维管理方案教学重难点泵站自动控制原理控制逻辑与液位联动PLC洪涝应急调度极端天气下的决策流程运行异常问题排查故障诊断与快速处置方法课程目录泵站基础知识1概述、术语、分类2结构与功能主体结构、设备配置运行管理3调度流程、监测记录4自动化与监测控制系统、通信联动应急与维护5故障处理、预案制定6案例分析实际工程、创新应用立交泵站概述核心作用发展历程典型案例立交泵站专门用于解决城市下立交积水从世纪年代简单的排水泵站发展北京、上海、深圳等一线城市建设了大2080问题，通过强制排水确保交通畅通当到现在的智能化系统，技术不断升级量立交泵站，形成了完善的排水防涝体降雨量超过自然排水能力时，泵站自动早期采用人工控制，现在已实现全自动系这些工程在历次暴雨考验中发挥了启动，将积水快速排出，避免交通中断运行和远程监控，大大提高了响应速度重要作用，为其他城市提供了宝贵经和车辆受损和可靠性验泵站基础术语液位相关术语泵性能参数控制术语液位线是指水位高度标记，分为启泵自吸是指水泵自动吸水的能力，扬程包括手动模式、自动模式、远程控制液位、停泵液位和报警液位流量是表示泵能够提升水的高度，效率反映等操作方式联锁保护指设备间的安指单位时间内通过泵站的水量，通常能源利用程度这些参数直接影响泵全互锁机制，故障报警是系统异常时以立方米每秒计算设备台数指同时站的运行效果和经济性的提示功能，确保安全可靠运行运行的水泵数量城市防涝体系源头减排过程控制绿色屋顶、透水铺装等海绵城市措施，从源雨水管网、调蓄池等设施，调节雨水流量和头控制雨水径流流速应急保障末端治理预警系统、应急预案等综合防护措施泵站作为关键节点，强制排水保障安全泵站分类按供水对象分类按布局形式分类雨水泵站专门处理降雨径流，设备按雨季需求配置，具有间歇性地面型泵站建设成本低，维护方便，但占地面积大地下型泵站运行特点污水泵站处理生活和工业废水，需要连续稳定运行，节约用地，美观性好，但建设和维护成本较高箱涵型泵站结构对设备可靠性要求更高紧凑，适合改造工程•雨水泵站季节性运行•地面型传统开放式结构•污水泵站全年连续运行•地下型隐蔽式设计•合流制泵站雨污合一处理•箱涵型一体化集成设备泵站主要结构进水池收集来水，设置格栅拦污集水池临时储存，调节水量变化泵房安装水泵，实现强制排水出水管道输送排水，连接受纳水体水力流态与结构设计溢流控制回流防控通过合理的进水口设计，避免水流冲击设置导流墙和整流装置，消除有害回和湍流，确保平稳进水流，提高泵站效率设计优化涡流消除采用数值模拟技术，验证和优化水优化集水池几何形状，防止涡流产生，CFD力设计方案保护水泵正常运行主要机电设备水泵系统电动机阀门系统离心泵适用于高扬为水泵提供动力，包括闸阀、止回程场合，轴流泵适通常采用异步电阀、蝶阀等，控制用于大流量低扬机配置软启动器水流方向和流量程选型需考虑流或变频器，实现平电动阀门实现远程量、扬程、效率等稳启动和调速运控制，提高自动化关键参数，确保设行，降低对电网冲水平备与工况匹配击监测设备液位计、流量计、压力表等实时监测运行参数数据传输至控制系统，为自动调节提供依据泵站自动控制系统远程监控界面展示液位实时监测与报警系统提供直观的人机界面，实时SCADA自动控制原理PLC超声波液位计持续监测水位变化，当达到显示设备状态、运行参数和历史数据支可编程逻辑控制器作为核心，根据预设程设定值时自动启动相应设备多级报警机持远程操作和故障诊断功能序和实时数据自动控制设备启停系统具制确保异常情况及时处理备多种保护功能，确保设备安全可靠运行电气系统与应急电源主供电系统备用电源配置自动切换流程保护系统双回路供电设计，确保供电柴油发电机组自动投入运行装置实现毫秒级电源切过载、短路、漏电综合保护ATS可靠性换泵站运行条件启动条件液位值设备组合运行模式一级启动米台泵运行自动模式

2.51二级启动米台泵运行自动模式

3.02三级启动米台泵运行自动模式

3.53应急启动米全部泵运行手动介入

4.0运行调度流程实时监测小时连续监控各项运行参数，及时发现异常情况并作出响应24数据分析分析历史数据和气象预报，制定合理的运行计划和调度策略自动调节根据液位变化自动启停设备，优化运行组合，提高系统效率应急响应极端天气下启动应急预案，加强值守和设备巡检频次运行数据监测运行记录与台账日常巡检记录数字化管理优势三线图与台账样表建立完善的巡检制度，每日记录设备运电子台账替代纸质记录，支持数据统计动力线、控制线、信号线的接线图是维行状态、参数变化和异常情况采用数分析和趋势预测自动生成报表，便于护工作的重要参考标准化台账格式包字化管理平台，提高记录准确性和查询上级部门检查和考核集成定位和括设备基本信息、运行参数、维护记GPS效率巡检内容包括设备外观、声音、照片上传功能，确保巡检真实性录、故障处理等内容，为设备全生命周温度、振动等期管理提供支撑典型运行参数

5.2额定流量立方米每秒，满足设计排水需求12设计扬程米，克服地形高差和管路阻力85%综合效率泵站整体能源利用效率320装机功率千瓦，保证足够的动力储备站内外通信与智能联动城市防洪指挥系统连物联网技术应用移动终端集成接部署各类传感器实现设备开发手机和微信小程APP通过光纤专网与市防汛指状态感知，采用、序，实现移动端监控和操LoRa挥中心实时通信，接收调等技术传输数据作支持故障推送、远程NB-IoT度指令和气象预警信息边缘计算设备进行本地数诊断等功能，提高响应速支持视频监控和语音对讲据处理和分析度功能云平台数据管理建设泵站云管理平台，实现多站点统一监控利用大数据分析技术挖掘运行规律，优化调度策略日常检查流程外观检查检查设备外观是否完好，有无锈蚀、破损、漏油等现象，确保设备处于良好状态声音监听听取设备运行声音，识别异常噪声、振动等故障征象，及时发现潜在问题温度测量测量电机、轴承等关键部位温度，判断设备工作状态是否正常参数记录记录电流、电压、压力、流量等运行参数，建立设备健康档案设备常见故障水泵漏水堵塞故障占故障总数的占故障总数的35%25%密封件老化•叶轮缠绕杂物••轴承磨损•进水口阻塞•泵体裂纹•管道沉积空转跳闸电机过载占故障总数的占故障总数的20%20%液位控制失效•电压不稳定••进水不足•负载过大•保护装置误动•绝缘老化故障诊断与排查现象观察仔细观察故障现象和征象原因分析结合经验判断可能原因逐项排查按优先级逐一验证和处理设备检修与维保日常维护每日巡检、清洁、润滑，及时发现和处理小问题，保持设备良好状态定期保养每月更换易损件，季度检查电气系统，半年大修主要部件备件管理建立备品备件库存，确保关键零部件充足供应，缩短故障修复时间记录档案详细记录维修过程和更换部件，为设备全生命周期管理提供数据支撑三线图教学示例动力线承载电机主电源的粗导线，通常为三相交流电，线径较粗，颜色标准为黄绿红负责为水泵电机提供工作电源，电流较大控制线传输控制信号的细导线，电压通常为或，控制接触24V220V器、继电器等元件动作实现远程启停和保护功能信号线传输检测和反馈信号，包括液位信号、故障信号、状态反馈等电压较低，通常为或标准信号4-20mA0-10V泵站节能措施变频器节能原理多泵轮换运行节能效果测算变频器通过调节电机转速实现流量控采用多台水泵轮换运行模式，避免单台通过安装电能计量装置，实时监测各设制，避免阀门调节造成的能量损失根设备长期运行造成的磨损根据实际流备耗电量建立能耗分析模型，对比改据实际需求调整转速，功耗与转速三次量需求，智能选择最优运行组合，既保造前后的能耗数据年均节电率达到方成比例，节能效果显著在部分负荷证排水效果又降低能耗延长设备使用以上，投资回收期一般为年30%2-3运行时，节电率可达寿命20-50%信息化管理提升数据分析与决策支持巡检实际操作App利用大数据技术分析运行数据，识别设备泵站运维数字化平台开发移动端巡检应用，支持扫码定位、照性能趋势和故障预兆为运维决策提供科建设统一的泵站管理平台，集成监控、调片上传、语音记录等功能实现巡检路线学依据，实现预防性维护度、维护、统计等功能实现多站点集中规划和进度跟踪，确保巡检质量管理，提高运维效率和管理水平立交泵站应急预案概述制定依据国家防汛条例和地方应急预案编制内容组织体系、响应程序、保障措施启动条件暴雨预警、设备故障、停电事故泵站应急启动流程预警接收自动切换接收气象部门暴雨预警信息，启动应急系统自动检测液位变化，按预设程序启响应程序，通知相关人员到岗动设备，同时向监控中心发送状态信息效果评估人工介入实时监测排水效果，必要时调整运行策当自动系统故障或极端情况下，值班人略，总结经验完善应急预案员现场手动操作，确保排水功能正常台风暴雨应对实例年郑州事件泵站响应表现20217·20特大暴雨造成严重内涝，多个立正常运行的泵站有效缓解了积水交泵站超负荷运行部分泵站因压力，避免了更大范围的灾害停电失效，暴露了应急电源配置但也发现了设备容量不足、自动不足的问题事件后全面升级了化程度有待提高等问题备用电源系统城市排涝成效通过泵站群联合调度，快速排除积水，恢复交通通行为后续的城市排水系统改造升级提供了宝贵经验和数据支撑大面积停电情况下应对停电检测发电机启动负载切换持续保障装置立即检测到停电信备用柴油发电机自动启动供重要设备优先恢复供电运行确保关键时段连续排水能力ATS号电泵站突发险情应急演练演练目的主要科目检验应急预案可操作性，提高人员应急处置能力，发现和包括设备故障处理、人员疏散、应急抢险、信息报告等科解决存在的问题目的综合演练参演人员演练记录泵站运行人员、维修班组、应急抢险队伍、指挥调度人员全程录像记录演练过程，事后分析总结，持续改进应急处等多方协同置流程事故案例剖析事故经过某立交在暴雨期间因主泵故障无法启动，备用泵电源故障，导致积水无法及时排出，造成交通中断和车辆受损原因分析主要原因为日常维护不到位，备用电源长期未试运行，应急预案执行不力，人员应急能力不足整改措施加强设备预防性维护，完善备用电源管理，强化人员培训，修订应急预案并定期演练经验教训事故暴露了管理漏洞，推动建立更严格的运维制度和更完善的应急体系泵站风险评估专业团队建设与分工站长负责制运行班组维修班组统筹泵站全面管理工作，小时值班制度，负责设专业技术人员负责设备维24制定运行计划和应急预案备操作和日常巡检熟练护和故障修复具备电气、负责与上级部门协调沟通，掌握设备性能和操作规程，机械、自动化等专业技能，确保各项工作有序开展具备基础故障处理能力承担技术改造任务安全监督负责安全生产监督检查，制定安全操作规程组织安全培训和应急演练，确保作业安全跨部门联动机制交警部门配合水务部门支撑占联动工作的占联动工作的25%25%•交通疏导管制•技术指导支持防汛办协调信息共享平台•现场秩序维护•设备维修保障占联动工作的•应急通道保障•应急物资供应占联动工作的40%10%•统一指挥调度•实时数据传输•信息汇总分析•预警信息发布•资源调配协调•应急响应协调标准化运维流程点线面标准化体系常态运行标准汛期特殊要求--点是指单个设备的标准化操作，包括启建立日常运行的标准化流程，包括巡检汛期加强值班力量，缩短巡检间隔，提停程序、维护要求、安全规范等线是路线、检查内容、记录要求等制定标高设备检查频次建立汛期专项标准，指系统级的标准化流程，涵盖整个泵站准作业指导书，确保不同班组操作的一包括应急启动、多泵联调、故障快修等的运行调度面是指区域级的协调管致性定期组织培训，提高人员标准化特殊流程强化与气象、防汛部门的信理，实现多站点统一标准意识息沟通先进技术应用智能水泵自诊断技术集成振动传感器、温度传感器、电流传感器等多种检测装置，实时监测设备运行状态通过机器学习算法分析设备性能趋势，提前预警潜在故障大数据预测性维护收集历史运行数据建立设备健康模型，预测设备剩余使用寿命和最佳维护时机避免过度维护和突发故障，降低运维成本，提高设备可靠性数字孪生技术构建泵站数字化模型，模拟各种运行工况和故障场景为运行优化和应急预案制定提供决策支持，提高管理的科学性和精准性绿色低碳与智慧泵站清洁能源应用安装太阳能发电系统，利用屋顶空间建设分布式光伏白天优先使用清洁电力，夜间和阴雨天切换至市电供应节能降耗新设备采用高效永磁同步电机和智能变频控制技术优化水力设计，减少能量损失安装能耗监测系统，实时掌握用电情况智能调度AI基于人工智能算法优化设备运行策略，根据实际需求动态调整运行参数实现精准控制，避免无效运行云监控平台建设智慧泵站云平台，实现远程监控和智能运维集成物联网、大数据、云计算等先进技术，提升管理现代化水平安全生产与防护措施个人防护装备作业人员必须佩戴安全帽、绝缘鞋、防护手套等个人防护用品在有毒有害环境中作业时，应佩戴防毒面具或呼吸器危险区域标识在高压电气设备、深水区域、机械转动部位等危险位置设置醒目的安全警示标志建立安全防护栏杆和警戒线应急救护设施配备急救箱、救生衣、安全绳等应急救护器材设置紧急冲洗设备和安全出口，确保紧急情况下人员快速撤离安全操作规程制定详细的安全操作规程和应急处置预案定期组织安全培训和应急演练，提高人员安全意识和应急能力知识点巩固小测单选题练习判断题练习主要知识回顾立交泵站主要作用是？供水排泵站可以无人值守运行（错误）•泵站结构和功能组成

1.A.B.

1.水灌溉C.备用电源需要定期试运行（正确）•自动控制系统原理

2.控制系统的核心是？传感器

2.PLC A.液位计只用于监测不用于控制（错•运行维护管理要点

3.执行器控制器B.C.误）•应急处置流程变频器主要作用是？调速启动

3.A.B.保护C.特色泵站案例展示深圳前海泵站南京生态泵站北京智慧泵站采用地下式设计，地面建筑与城市景观融结合海绵城市理念，屋顶设置绿化系统和集成物联网、大数据、人工智能等前沿技为一体创新性地运用透明材料展示内部雨水收集设施采用太阳能供电系统，实术，实现设备状态智能感知和故障预测结构，成为城市基础设施的新标杆智能现绿色低碳运行建筑造型现代简约，获建设数字孪生系统，为运营管理提供科学化程度高，实现无人值守运行得国家绿色建筑认证决策支持创新课题研讨数字孪生泵站构建虚拟泵站模型，实现物理设备与数字模型的实时同步，为优化运行和预测维护提供支撑智能调度算法AI基于深度学习技术开发智能调度算法，自动优化设备运行策略，提高能效和可靠性预测性维护模型利用机器学习技术分析设备健康状态，预测故障发生时间，制定最优维护计划青年教师科研项目鼓励青年教师申报相关科研课题，产学研结合推动泵站技术创新发展。