徐勝運(yùn)

（廣州市地下鐵道總公司，廣東 廣州510310）

0 引言

廣州地鐵珠江新城輸送集運(yùn)線（以下簡(jiǎn)稱“APM線”）是廣州地鐵唯一一條全線衛(wèi)生間使用真空排水系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)線路。本文就真空排水系統(tǒng)與傳統(tǒng)重力流排水系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)合該系統(tǒng)在APM線運(yùn)行的實(shí)際情況，對(duì)其在地鐵中的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行初步分析與探討。

傳統(tǒng)重力流排水系統(tǒng)污水利用自帶的重力作用，經(jīng)排水管匯入地鐵車站集水井，再通過(guò)集水井中潛污泵將收集的污水抽至室外，經(jīng)處理后排入市政污水管網(wǎng)。該系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行弊病較多，會(huì)產(chǎn)生異味，環(huán)境污染嚴(yán)重，且潛污泵檢修不便。

真空排水系統(tǒng)是利用真空將各分散點(diǎn)的污水收集至中間提升器，再通過(guò)排污泵將污水排至指定地點(diǎn)的一種完全密閉的建筑物內(nèi)排水系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：系統(tǒng)完全密閉，不產(chǎn)生異味，不對(duì)環(huán)境造成污染；占地面積極小，可實(shí)現(xiàn)同層排水，節(jié)約有效空間；真空坐便器每次沖水1.5 L，是普通便器用水量的1／4，節(jié)水效果顯著。系統(tǒng)流程大致如圖1所示。

圖1 真空排水系統(tǒng)流程示意圖

1 APM線真空排水系統(tǒng)介紹

APM全線9個(gè)車站、控制中心及廣州塔車場(chǎng)的衛(wèi)生間均采用重力流與真空結(jié)合式真空排水系統(tǒng)。真空排水系統(tǒng)主要由真空泵站（泵組、真空收集罐等）、真空管道網(wǎng)絡(luò)、真空便器、中間收集提升器（真空控制閥組、液位控制器等）、真空地漏等組成。

以APM線車站真空排水系統(tǒng)為例，車站真空衛(wèi)生間的污廢水經(jīng)衛(wèi)生器具流入中間提升器真空控制閥，當(dāng)控制閥內(nèi)的水位上升到設(shè)定位置時(shí)，液位控制器依靠彈簧自動(dòng)打開(kāi)真空控制閥。系統(tǒng)內(nèi)外存在氣壓差，在系統(tǒng)內(nèi)部真空能量的作用下產(chǎn)生快速氣流，使真空便器、真空地漏及收集提升器內(nèi)的污水克服管道阻力流入真空收集罐內(nèi)，完成污水的真空收集。污水排出后真空控制閥自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)真空收集罐內(nèi)污水到設(shè)定液位時(shí)，液位傳感器響應(yīng)，污水泵啟動(dòng)，將罐內(nèi)污水排至室外壓力井。當(dāng)真空收集罐內(nèi)氣壓低于下限值時(shí)，一臺(tái)真空泵啟動(dòng)，將罐內(nèi)空氣抽出，經(jīng)通氣管排至室外；若氣壓未達(dá)上限值，兩臺(tái)真空泵啟動(dòng)，直至達(dá)到設(shè)定值。真空泵使得系統(tǒng)內(nèi)維持著40～60 k Pa的真空度。

真空排水系統(tǒng)核心部位是真空泵站，APM線車站真空泵站尺寸約為1.2 m×1.7 m×1.75 m，占地面積極小。其內(nèi)包括一個(gè)容積200 L的真空收集罐、兩臺(tái)排氣量144 L／min的真空泵、若干臺(tái)流量22 m3／h及揚(yáng)程30 m的排污泵等。APM線車站真空泵站大致如圖2所示。

2 APM線真空排水系統(tǒng)存在問(wèn)題分析及優(yōu)化對(duì)策

2.1 車站真空衛(wèi)生間

2.1.1 存在的問(wèn)題

真空排水系統(tǒng)在廣州地鐵APM線全線站點(diǎn)中使用，主要存在真空泵站的單向閥堵塞、真空控制閥隔膜磨損、真空排污管滲漏等問(wèn)題。

（1）真空泵單向閥堵塞嚴(yán)重。由于站內(nèi)員工或乘客使用不規(guī)范，經(jīng)常把雜物扔進(jìn)衛(wèi)生器具內(nèi)，系統(tǒng)管道常常發(fā)生堵塞，直接影響系統(tǒng)排污。一般情況下，雜質(zhì)會(huì)被截留在真空泵站的單向閥前，一旦發(fā)生堵塞，整套真空泵污水設(shè)備將無(wú)法使用。由于設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間使用，單向閥長(zhǎng)期受到阻礙物的沖擊，閥片磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致閥片關(guān)不嚴(yán)，失去密封性，從而空氣泄流、污水倒灌，使真空收集罐真空度不足，導(dǎo)致真空泵起泵頻繁，泵組性能下降。

（2）真空隔膜控制閥磨損率高。真空隔膜閥為常壓與管道內(nèi)負(fù)壓的界面，是一種常閉的負(fù)壓氣動(dòng)閥，用于控制污水的抽吸，是真空排水系統(tǒng)中的關(guān)鍵閥件。根據(jù)4年來(lái)設(shè)備運(yùn)營(yíng)情況，真空衛(wèi)生間真空控制閥內(nèi)的隔膜磨損嚴(yán)重，真空隔膜閥常見(jiàn)的自然失效方式為隔膜破裂造成的密封不良、漏水、漏氣以致閥門開(kāi)啟不及時(shí)或不能開(kāi)啟。

（3）真空排污管滲漏?，F(xiàn)APM線衛(wèi)生間內(nèi)衛(wèi)生器具至真空收集罐的排污管為PVC管，由于管道處于真空狀態(tài)，易氣蝕管道連接部位，導(dǎo)致排污管破損而出現(xiàn)滲水漏氣。

2.1.2 解決措施

（1）加大廁所管理，提倡文明如廁，增加日常巡視力度和提高檢修質(zhì)量。針對(duì)頻繁發(fā)生的故障，維保管理人員應(yīng)制定出一套規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)檢修工藝及流程。

（2）真空控制閥隔膜片的破損主要與備件廠家提供的產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)。建議采取以下措施：1）嚴(yán)格控制橡膠隔膜的加工條件，確保隔膜連接部位的牢固性；2）選用更耐久的橡膠材質(zhì)；3）研究為隔膜增加具有良好耐屈撓疲勞性及黏著強(qiáng)度高的骨架層。從材料質(zhì)量上進(jìn)行改良，改善隔膜耐屈饒龜裂及動(dòng)態(tài)疲勞性能。

（3）建議真空管道由PVC管改用PPR熱熔管，熱熔管和PVC管的耐壓和耐熱特性相似，因熱熔管管件連接部位是同質(zhì)熔接，相對(duì)較可靠，可有效減少管道漏水、漏氣，具有降低管道維修成本的優(yōu)勢(shì)。

2.2 車場(chǎng)真空衛(wèi)生間

2.2.1 存在的問(wèn)題

APM車場(chǎng)真空排水系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)法正常啟動(dòng)的狀況，故障記錄頻繁顯示“綜合故障”，經(jīng)排查分析，顯示“綜合故障”的主要原因如下：

（1）真空控制閥密封性不良導(dǎo)致真空壓力不足，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)啟動(dòng)保護(hù)；

（2）管路被雜物卡住導(dǎo)致電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行引起過(guò)載，系統(tǒng)停機(jī)；

（3）因單向閥內(nèi)部老化引起電磁閥故障；

（4）繼電器等元器件接觸不良或損壞；（5）控制箱變頻器出現(xiàn)故障。

第（1）～（3）點(diǎn)問(wèn)題的解決可參考上節(jié)車站真空衛(wèi)生間的對(duì)策，定期加強(qiáng)機(jī)組的日常巡查與檢修，及時(shí)更換易損零部件，減少人為因素造成的管道堵塞；第（4）～（5）點(diǎn)問(wèn)題原因是壓力繼電器及控制箱變頻器安裝在車場(chǎng)真空泵站的一體化組合式機(jī)組柜內(nèi)，當(dāng)真空泵啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部零件產(chǎn)生移位接觸不良或損壞。同時(shí)車場(chǎng)凸輪泵啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)很大，且泵體與控制柜安裝在機(jī)組內(nèi)，長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致柜內(nèi)變頻器內(nèi)部元件移位損壞。另柜內(nèi)兩個(gè)真空壓力繼電器與真空罐相連接，水泵電機(jī)振動(dòng)帶動(dòng)真空罐振動(dòng)，導(dǎo)致繼電器內(nèi)部反饋信號(hào)觸點(diǎn)在振動(dòng)的情況下產(chǎn)生移位，觸點(diǎn)接觸不到位時(shí)無(wú)法將真空壓力信號(hào)傳到控制柜PLC上，從而致使真空罐在真空低的情況下無(wú)法正常啟泵。

2.2.2 解決措施

針對(duì)APM車場(chǎng)真空排水系統(tǒng)“綜合故障”，經(jīng)技術(shù)分析，設(shè)備管理人員對(duì)機(jī)組配件進(jìn)行了改造處理：

（1）將變頻器從原控制箱內(nèi)轉(zhuǎn)移到機(jī)組外面，通過(guò)接駁導(dǎo)線將其固定在機(jī)組外面墻壁上；

（2）將真空壓力繼電器從原先與真空罐連接管道處斷開(kāi)，通過(guò)接駁銅管將其延長(zhǎng)至墻壁處固定，并對(duì)壓力繼電器連接處制作一個(gè)螺紋銅管及一段不銹鋼緩沖管進(jìn)行減振。

上述改造可大大降低泵站機(jī)組振動(dòng)對(duì)變頻器及真空壓力繼電器造成的影響，APM車場(chǎng)真空泵站改造至今已運(yùn)行一年多，“綜合故障”未再出現(xiàn)，真空排水設(shè)備運(yùn)行情況良好，改造延長(zhǎng)了部件的使用壽命，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及可靠性。改造前與改造后的真空泵站如圖3所示。

圖3 改造前后的變頻器與真空壓力繼電器

3 結(jié)語(yǔ)

自APM線開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，廣州地鐵APM線真空排水設(shè)備運(yùn)行良好，針對(duì)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，設(shè)備管理部門制定了系列解決措施，降低了維護(hù)成本，提高了設(shè)備穩(wěn)定性。后續(xù)如地鐵新線建設(shè)大規(guī)模投入使用，需提高系統(tǒng)穩(wěn)定性及應(yīng)對(duì)大客流的運(yùn)行強(qiáng)度。隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益關(guān)注以及真空排水系統(tǒng)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化、系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平和設(shè)備維保管理水平的日益提高，相信真空排水系統(tǒng)作為一種新型的排水方式，會(huì)在國(guó)內(nèi)城市軌道交通地下建筑領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

［1］鄭慧明，李明.真空排污系統(tǒng)參數(shù)分析［J］.中國(guó)給水排水，2005（6）.

［2］洪青春.真空排水系統(tǒng)在上海某地鐵商場(chǎng)公廁改造中的應(yīng)用［J］.中國(guó)給水排水，2009（22）.

［3］張健，高世寶，章菁.真空便器與真空排水在節(jié)水和污水源分離中的應(yīng)用［J］.給水排水，2007（2）.

［4］EN12109：1999 歐洲室內(nèi)真空排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［5］達(dá)道安.真空設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1991.