适于地下综合管廊的地下设施负压排水系统的制作方法

本实用新型涉及一种适于地下综合管廊的地下设施负压排水系统，主要可用于综合管廊、地下坑道和地下铁路等地下设施。

背景技术：

现有技术下为收集地下综合管廊内渗漏水、冷凝水或管道排空水需要每隔一定距离（约200米）设置一个集水坑。而集水坑排水的常规解决方案为：每个集水坑配置一到两个污水泵，同时配备液位计，污水泵到达设定液位上限后开启，排至设定液位下限后关闭。采用此种方案存在以下问题：1、用电设备数量大，能耗高。每个集水坑均设置污水泵和液位计，单台污水泵功率可达到4KW，增加综合管廊总体的建设和运行成本；2、集水坑常积水，存在臭味逸散问题。由于集水坑无法排空，大量污水积存，易产生臭气和蚊蝇；3、维护费用高。目前采用的浮球液位控制泵，年维护成本高于新采买的价格；4、安装、施工困难。污水泵通常尺寸较大，需要较大的吊装孔，在综合管廊有限空间内，给地下施工、安装带来不便；另外，常规集水坑一般体积较大，对地下管廊结构、防水施工提出更高要求。同时，每处集水坑排水需接至污水管网，需设压力释放井，增加了施工难度和工作量。

技术实现要素：

为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种适于地下综合管廊的地下设施负压排水系统，以降低耗电量，防止或减少臭味逸散，方便安装和维护，减少维护成本。

本实用新型的技术方案是：

一种适于地下综合管廊的地下设施负压排水系统，其特征在于包括：

收集单元，用于收集集水坑内的污水，设有负压收集器；

管道输送单元，用于将分散于各收集单元的污水汇集于负压站单元，设有负压主管道，所述负压主管道的进口连接所述负压收集器的出口；

负压站单元，用于为系统提供所需的负压度并暂时存储污水，设有负压罐，所述负压主管道的出口接入所述负压罐。

优选的，所述负压收集器为探枪式收集器，所述探枪式收集器主要包括探枪和控制箱，所述探枪由并排设置的液位感应管和进污管构成，所述进污管的上端出口经相应的负压支管道接入所述负压主管道，所述进污管和相应的负压支管道之间设有负压阀，所述控制箱设有控制器，还设有能够采集所述控制器的输出信号和/或输出信号的监控模块，所述液位感应管的信号输出接入所述控制器的信号输入端，所述控制器的负压输出口连接所述负压阀的控制用负压输入口。

优选的，所述监控模块设有用于接入所述控制器的输出信号的输出信号采集端和用于接入所述控制器的输入信号的输入信号采集端。

优选的，所述探枪式收集器的安装方式采用下列任意一种：

方式一：属半地下式，所述控制箱和所述探枪的上部合在一个控制柜内，所述控制柜安装于地面上方一定距离处，探枪的下部伸入集水坑内，所述负压支管道位于所述负压主管道的上方；

方式二：属半地下式，所述控制箱与所述探枪分开布置，所述控制箱位于地面上方的管廊支架的外侧，所述探枪位于集水坑内，所述控制箱和探枪之间的管道连接方式为采用连接管连接，所述负压支管道位于所述负压主管道的下方；

方式三：属半地下式，所述控制箱与所述探枪分开布置，所述控制箱位于地面上方的最下层管廊支架的正下方，所述探枪位于集水坑内，所述控制箱和探枪之间的管道连接方式为采用连接管连接，所述负压支管道位于所述负压主管道的下方；

方式四：属地下式，所述控制箱和所述探枪均安装在地面以下的管廊内，所述控制箱和探枪之间的管道连接方式为采用连接管连接，所述负压支管道位于所述负压主管道的下方。

优选的，同一收集单元中的探枪式收集器数量为一个或两个，当同一收集单元中设有两个探枪式收集器时，所述的两个探枪式收集器并排设置，通常可一备一用，必要时也可以同时工作。

优选的，所述负压主管道的出口接入所述负压罐的方式为所述负压罐的中部设有进污口，所述进污口与所述负压主管道的出口相连接，所述负压罐的顶部出气口通过负压管道连接负压泵组的抽气口，所述负压罐底部的排污口连接污水泵组的进口，所述污水泵组的出口通常可以接入市政污水管网。

优选的，所述负压罐还设有配套的检测仪表和控制柜，所述检测仪表包括液位计和压力计。

优选的，所述负压主管道采用工作压力适于-55～-65Kpa的管道。

优选的，该系统还可以设有远程监控系统，所述负压收集器采用设有监控模块的探枪式收集器时，所述远程监控系统的上位机与所述探枪式收集器中的监控模块信号连接。

优选的，所述远程监控系统的上位机与所述监控模块的信号连接方式为通过通讯总线相连，所述上位机与所述监控模块之间设有转换模块。

本实用新型的工作原理和有益效果为：可用于新建项目或对已有地下综合管廊的排水系统进行改造升级，以负压为驱动力对污水进行抽吸与输送，通过在集水坑内配备探枪式负压收集器将污水经负压管道汇集至集中式负压站，再将集中式负压站暂存的污水就近排入现有污水管道。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、由于采用负压管网将分散的集水坑排水集中到负压站一处，取消了所涉过程中通常采用的污水泵等体积较大的设备及浮球液位控制泵等维护价格较高的设备，用电设备和用电点数显著减少，使系统整体能耗显著降低，且从源头节约动力线缆投资及施工成本，同时设备的减少使系统整体的安装更为方便，维护费用降低；2、集水坑体积相比传统集水坑可显著减小，且收集及时，集水坑内基本上无积水，系统的污水排放口集中于负压站一处，压力释放井也只需要在负压站出水口设置一处即可，有效减少了系统整体的体积；3、负压排水管网具有输水管径小，走向不受重力局限的特征，不影响现有管廊布局，且排水吸力大，能够有效的将集水坑内的污水排空，密闭性好，臭气极少；4、负压管网相比于传统管网管道布置更加灵活，管道之间可以串联和并联连接；5、本实用新型的探枪式收集器内还设置有监控模块，能够实时监控各集水坑的运行情况（如液位、温度等），各监控模块与上位机相连接，能够实现负压排水系统的远程监控，特别是当控制器出现故障时，能够通过监控模块对相关环境参数的检测数据，及时发现出现的故障，避免了因故障排除不及时可能导致污水泛滥等问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构简图；

图2为本实用新型的第一种探枪式收集器半地下式安装结构示意图；

图3为本实用新型的第二种探枪式收集器半地下式安装结构示意图；

图4为本实用新型的第三种探枪式收集器半地下式安装结构示意图；

图5为本实用新型的探枪式收集器地下式安装结构示意图；

图6是本实用新型负压站单元的结构简图；

图7是本实用新型监控系统的结构简图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型公开了一种适于地下综合管廊的地下设施负压排水系统，包括：收集单元10，所述收集单元主要包括负压收集器，主要功能为收集集水坑内的污水；管道输送单元20，将分散于各收集单元（负压收集器）中的污水收集集中，通过管道汇集于负压站单元，主要功能为传输污水，各收集单元的负压收集器的输出管道接入所述管道输送单元中的负压主管道，实现污水的汇集和传输；负压站单元30，设有负压泵组和负压罐等设施，生成并保持用于服务全系统的负压度，暂时存储污水。所述负压站单元连接所述管道输送单元的输送管道。

所述收集单元主要包括负压收集器，通常每个负压收集器对应于一个集水坑，所述负压收集器优选为探枪式收集器11，所述探枪式收集器的数量一般为两个，一备一用。探枪式收集器外形小巧，能耗极低（可直流供电），可避免系统内大体积的集水坑的建造。所述探枪式收集器主要包括并排设置的液位感应管12和进污管13，所述进污管的上端为出口，连接负压阀14的进口，所述负压阀的出口通过负压支管道15（一般采用de50的管道）与负压主管道（一般采用de75-de110的管道）相连接。所述探枪式收集器还设有配套的控制器16和监控模块17，所述液位感应管的信号输出接线接入所述控制器的信号输入端，可以采用任意适宜形式的感应器件采集和输出感应管的液位信号，所述控制器可采用任意适宜的现有技术或其他技术，接收来自液位感应管的电信号，输出负压信号作为控制信号，其负压输出口（控制气输出管口）连接所述负压阀的控制用负压输入口，依靠负压控制所述负压阀的开闭，由此形成电控气动的负压阀门装置，所述监控模块设有用于接入所述控制器的输出信号的输出信号采集端和用于接入所述控制器的输入信号的输入信号采集端，分别接入控制器的输出侧信号和输入侧信号。所述收集单元的工作原理是：排水沟的污水流入集水坑内，当集水坑内的水位上升到设定高度后触发液位感应管发送相应信号至控制器，控制器控制启动负压阀，在负压环境下将集水坑内的污水排至负压管道。

所述控制器的输出信号和/或输出信号的采集方式可以采用任意适宜的现有技术或其他可能的技术。例如，可以将所述液位感应管的信号输出直接或通过预处理电路接入所述监控模块，以此作为采集到的所述控制器的输入信号，可以在控制器的控制气输出管口内设置气体压力传感器，通过该压力传感器获得控制器输出的负压信号并接入所述监控模块。

根据现场情况，所述探枪式收集器设计了多种安装形式，其安装形式主要有地下式和半地下式。

图2为本实用新型的第一种探枪式收集器半地下式安装方式（简称方式一）的结构示意图，所述控制箱和探枪的上部（例如包括液位感应管的上部、真空阀、球阀及配套管件等）合在一个控制柜内，所述控制柜安装于地面上方一定距离处（0.15-0.50m），探枪的下部（例如包括液位感应管的下部、负压进污管）伸入集水坑内，所述负压支管道位于负压主管道的上方。在这种方式下，所述控制器和真空阀、液位感应管等集中布置，距离较近，连接简便，维护便捷；负压支管道与主管道之间连接简单。但是需要占用少量（0.2 m）的管廊走道上方空间。

图3为本实用新型的第二种探枪式收集器半地下式安装方式（简称方式二）的结构示意图，所述控制箱与探枪分开布置，控制箱位于地面上方的管廊支架的外侧，所述探枪全部位于地面下方集水坑内，所述控制箱和探枪之间的管道连接方式为采用连接管连接，可以采用柔性气管或其他便于灵活布置的管道作为连接管，以方便现场安装，负压支管道位于负压主管道下方。探枪与控制箱之间采用气管连接。这种安装形式，控制箱与探枪之间可存在相对距离（例如6米），其相对位置可以根据现场情况调节，可适应多种现场条件。

图4为本实用新型的第三种探枪式收集器半地下式安装方式（简称方式三）的结构示意图，所述控制箱与探枪分开布置，所述控制箱位于地面上方，最下层管廊支架的正下方，所述探枪全部位于集水坑内，地面下方，所述控制箱和探枪之间的管道连接方式为采用连接管连接，可以采用柔性气管或其他便于灵活布置的管道作为连接管，以方便现场安装，所述负压支管道位于负压主管道下方。此种安装形式，控制箱和探枪可以有相对移动，同时不占用管廊过道。

图5为本实用新型探枪式收集器地下式安装方式（简称方式四）的结构示意图，所述探枪和控制箱均安装在管廊地面以下，上部设置盖板，检修时打开，所述控制箱和探枪之间的管道连接方式为采用连接管连接，可以采用柔性气管或其他便于灵活布置的管道作为连接管，以方便现场安装，所述负压支管道位于主管道下方。这种安装形式，完全不影响现有管廊的地面空间布局。

所述管道输送单元主要由与各集水坑内的探枪式收集器相连接的负压主管道连接而成，负压管道具有管径小、密闭性好、走向灵活的特点。管径小使负压管道可采用柔性管线，安装简易、快捷、经济；负压管道全系统密闭，管道无外泄、无积存，能够有效防止臭气外溢；管道走向灵活，能够使负压管道适应复杂的地下安装条件。

通常，可依据相应综合管廊设置本系统，一个负压泵站单元可以配套或连接有若干个收集单元，例如，在一个综合管廊系统中设置一个负压泵站，当某个收集单元的输送路径与其他收集单元的输送路径全部或部分重合时，重合部分可以采用同一个负压主管道，由此，可以依据现有技术配置负压主管道的管网分布方式，使负压主管道的管网分布方式与综合管廊的构造相符，当综合管廊呈网状时（设有至少三条通道交集的结点），所述负压主管道的管网分布方式也呈网状，优选在至少一个结点上设有中间缓冲罐，所述中间缓冲罐设有一个出口和多个进口，其出口连接负压泵站侧的负压管道，进口连接各自对应的收集器侧负压管道，所述中间缓冲罐的出口管道上设有自动压差控制阀，由此通过适当调整压差的控制阈值，可以使中间缓冲罐内保持不低于一定值的负压状态，而无需持续连通负压泵站，当中间缓冲罐经过一段时间工作后负压减小后，自动压差控制阀自动开启，使中间缓冲罐接通负压泵站，恢复负压。这种设置方式可以明显地降低负压泵站的能耗。

图6为本实用新型负压站单元的结构简图，所述负压站单元是整个负压排水系统的动力源，提供系统运行所需的负压度，暂存污水并将污水就近压力排放至现有污水管网。所述负压站单元主要由负压罐31、负压泵组32、污水泵组33、检测仪表和控制柜等组成，所述负压罐的中部污水进口（进污口）与所述负压主管道相连接；所述负压泵组通过相应管道连接所述负压罐的顶部出气口，为负压罐提供所需的负压；所述负压罐底部的排污口与所述污水泵组相连接，污水泵组的排污出口可以与市政污水管网34相连接；所述检测仪表和控制柜均设置在所述负压罐上，所述检测仪表包括液位计和压力计等，所述控制柜采用 PLC控制，具有就地显示与现场参数调整功能，有自动/手动控制两种模式并设有相关的控制按钮。

所述负压泵组的底座下面设有减振装置，所述减振装置第一框架、第二框架和第三框架，所述第一框架、第二框架和第三框架的轮廓大小和形状相同，所述第一框架上设有若干横梁，所述负压泵组的负压泵通过橡胶减振垫安装在相应的横梁上，所述第一框架位于第二框架的上方，通过若干减振弹簧支承在所述第二框架上，所述第二框架位于所述第三框架的上方，通过若干橡胶块支承在所述第三框架上，所述橡胶块的上面和下面分别粘结有安装钢板，所述安装钢板通过螺丝紧固在对应的框架上，所述第三框架通过地脚螺栓紧固在基础上。如此，通过采用橡胶减振垫、减振弹簧和橡胶块的三级减振，合理利用了这三种不同材质和形状的减振器对不同频率振动的阻尼和减振作用，实现了对各种频率振动的有效减振，并且施工方便，消除了振动和噪音对负压系统在综合管廊应用中的妨碍。

本实用新型还设有远程监控系统（如图7所示），所述远程监控系统的上位机41与系统内的各监控模块17相连接（通过通讯总线组网），所述监控模块与上位机之间还设有转换模块42。所述监控模块设有若干输入端子和输出端子，分别连接对应的控制器的信号输出端和信号输入端。本实用新型的远程监控统采用通讯总线组网，可以大量节省电缆并减少施工安装的工作量，而且系统布局灵活，测点增减方便；可以通过上位机对收集器进行远程的监视和控制，不仅方便了作业，降低了劳动强度，还有利于及时发现和迅速消除故障。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。