一、排污系统简介

1、排污系统

一般站（场）区的排水系统采用完全分流制，即雨水、生产排水系统、生活污水排水系统和事故排油系统，设置若干个排出口。其中站区雨水、生产排水系统主要用于收集站区内的雨水、电缆沟道和管沟的排水及达到排放标准的生产排水，由雨水下水道汇集后用排水管排至排洪沟内。

2、排污泵

排污泵是一种泵与电机连体，并同时潜入液下工作的泵类产品，排污泵结构紧凑、占地面积小。它是一种污水处理、废水排放、泥浆输送、提升污水、控制水位和保护环境等方面都具有重要的作用设备，是工业生产和环境保护中不可或缺的设备之一。
    在国内高压直流输电工程，电缆层集水井、水泵房溢流井、喷淋泵坑等处均装设有排污泵，保证污水能够及时排放，防止水淹电缆、喷淋泵等设备导致跳闸事件。

二、常见故障分析

1、缺陷统计分析

对某换流站内排污泵缺陷进行统计分析，投运以来共发生28项缺陷，分别为：

1.1控制箱门故障3项：对门把手进行修理，密封处理。

1.2控制回路故障导致不能停止2项：对松动端子进行紧固、断电重启后恢复正常。

1.3控制接触器异响2项：更换铁芯生锈继电器，复归电流继电器后正常。

1.4排污泵异响2项：清理堵塞异物，更换排污泵。

1.5排污泵不能正常启动19项（接触器故障5，水泵故障7，回路故障7）：更换继电器、排污泵、电源模块，对绝缘降低回路进行处理等方式。

2、历史事故事件

2.1 2011年9月20日，某站#3机B循环水泵出口膨胀节在试运过程中出现暴漏，导致二期循环水泵房进水，水淹过出口蝶阀电机，#3、4机组出口蝶阀失电，#3A、#3B、#4A、#4B循环水泵停运，联跳汽轮机，锅炉MFT动作，导致＃3、4机组发生非计划停运事故。

2.2 2022年8月19日13时50分左右，山东某公司在历城区华山街道环湖北污水泵站进行提升泵清理维护作业过程中发生一起淹溺事故，事故造成1人死亡，直接经济损失260万余元。

2.3 2015年5月，某核电厂发生一起SEC泵坑被淹事故，事故导致该泵坑SEC电机、CFI电机、SEO地坑泵控制箱、DWS控制箱等设备被淹。

各类事故事件的发生再次引发了各方对泵房被淹风险的强烈关注和深入思考。事件不仅造成了大量设备损坏，而且也对安全生产有着重大的影响。因此，有必要对运行工作中发生的泵房被淹事件进行总结和研究，挖掘事件发生的原因，从而制定有效的改进措施，避免类似事件再次发生。

三、换流站排污系统试验及运行工况监测系统研究

为保证排污系统运行正常，通常要对排污泵进行功能检查。目前换流站内通过人工对泵坑注水，达到排污泵定值，使排污泵自动启动检查排污泵自动启停功能正常，不仅花费大量时间，同时在泵坑内狭小空间作业也容易造成人员磕碰，且对站用水资源也是极大的浪费。若外冷水存在漏水时，只能待泵坑内积水到达排污泵启动条件时方可通过后台信号发现，问题发现有效性不足，同时也影响事故处置及时性。故应设计一套换流站排污系统试验及运行工况监测系统，能够自动开展换流站内排污系统试验，同时监测全站排污系统运行工况，确保排污系统运行正常。如图1所示，换流站排污系统试验及运行工况监测系统包括以下三个部分：

图1：换流站排污系统试验及运行工况监测系统图

1、电缆层集水井、水泵房溢流井、喷淋泵坑等各处安装的排污系统试验及运行工况监测装置；

排污系统试验及运行工况监测装置包括排污泵试验装置、智能采集器、无线传感器系统三个部分组成，其接线原理图如图2所示。

图2：排污系统试验及运行工况监测装置接线图

1.1排污泵试验装置

该装置包括智能时控开关及电动阀构成，智能时控开关由控制模块、输入、输出模块、电源模块等构成，通过智能时控开关定时开启电动阀进行现场试验放水，同时将电动阀开启信号通过无线传输送至智能采集器，智能采集器实施进行水位监测。当定时到达一定时间后自动关闭电动阀，或液位达到一定值时，由智能采集器发送命令至智能时控开关，令其关闭电磁阀。

1.2智能采集器

智能采集器为支持多路信号接入无线远传RTU，主要由输入输出模块、数据采集模块、数据处理模块、控制模块等构成，智能采集器通过数据采集模块采集现场无线传感器数据，包括泵坑水位，水泵启动、停止、电流、流量等参数，通过控制模块进行数据处理及逻辑判断，并通过天线将信号传送至物联网及APP后台及智能时控开关。智能采集器集数据采集、远传、逻辑控制功能于一体，接入多路485传感器，有多路指示灯，能够详细指示系统状态，网络状态，服务器连接状态和传感器通信状态。

智能采集器通过采集的数据综合判断，实现如下告警功能：

（1）当温度>40℃，判定为阀冷系统内冷水泄露，进行内冷水泄露告警

（2）液位>10%&DH/DT>0.1%/S，判断为泵坑不断积水，进行告警。

（3）液位>10%&流量<0.1L/S，判定为潜水泵故障；

（4）电动阀门打开1H&液位<50%，判定为电动阀门故障；

（5）噪声>60dB，判定为潜水泵运行异响，进行报警；

（6）三相电流、电压检测，缺相、故障时告警。

1.3无线传感器系统

针对换流站排污系统，采用无线局域网通信的传感器。无线传感器采用电池供电，每分钟将传感器采集的数据传输以无线的形式发送到智能采集器，再通过智能网关将数据传输到物联网云平台。

2、智能网关；通过wiPi接入各处排污系统试验及运行工况监测装置，通过它可实现对局域网内各传感器的信息采集、信息输入、信息输出功能。

3、物联网平台、APP后台。

各处安装的排污系统试验及运行工况监测装置由智能采集器通过智能网关将信号上传至物联网平台，通过4G网络将型号上传至APP、后台。通过后台可以对电缆层集水井、水泵房溢流井、喷淋泵坑等各处排污泵泵坑水位，电流、流量等参数，对排污泵试验情况及运行状况进行监测。

四、结语

通过排污系统试验及运行工况监测系统研究，能够在云平台实时观测泵坑水位、水泵启动、停止等排污泵运行工况，同时能够远程控制排污泵启动，提高事故处理效率。同时可定时开展排污泵试验，节省了人力成本以及水资源，提高系统运行可靠性。