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随着地铁客流的日益增加，地铁站内公共卫生间的使用在客运服务中也显得尤为重要。本研究探讨了污水系统凸轮泵式密闭提升装置谢村改造项目，介绍了凸轮泵密闭提升设备的的工作原理、性能优势及在地铁污水系统中的应用案例。以广州地铁七号线谢村站项目为例，研究得出凸轮泵式密闭提升装置在污水系统改造中成效显著，具有密封性好、输送能力强、耐磨损等优点。最后对凸轮泵密闭污水提升装置在未来车站污水提升发展方向进行了展望，包括技术创新、应用拓展和可持续发展等方面。

一、引言

1.1 研究背景

随着地铁客流的日益增加，地铁站内公共卫生间的使用在客运服务中也显得尤为重要。地铁线路中应用的排水系统也各有不同，有基坑潜水泵模式、真空排水系统、离心式污水提升设备、固液分离提升设备、凸轮式密闭污水提升装置等等为地铁卫生间，随着污水泵站应运而生且使用越来越广泛。凸轮泵式密闭提升装置在污水系统改造中具有重要意义。

目前，谢村站卫生间因排污设备故障，给乘客带来如厕困扰，运营公司也接到了不少投诉。公司领导相当重视，出台多项污水排放设备维修方案，确保设备正常运行。车站卫生间污水是将通过机械泵组以强排的形式，从地下加压输送至地上市政管网或水处理设备端，从而使污水得到提升的过程。凸轮泵式密闭提升装置能够在这个过程中发挥关键作用。

首先凸轮泵组具有耐蚀性、自吸力、阻燃性、气密性强等优势，其次凸轮泵采用先进的机械密封技术，确保了设备在在地下车站密闭空间内可以杜绝臭味外溢，滋生蚊虫、污水泄露等隐患。

1.2 研究目的

随着地铁卫生间使用客流不断增长，凸轮泵式密闭提升装置在污水系统改造中的作用愈发凸显。本研究旨在探讨凸轮泵式装置在污水系统改造中的优化应用，以提高污水排放效率，降低能源消耗，减少对环境的污染。

凸轮泵式密闭提升装置具有诸多优势，能够适应不同的水位对排水结构进行调整，避免能源浪费。例如，其密闭性好，密闭水箱为整体注塑或304成型焊接，只留管道的对接口和检修口，可保证密闭性；维护维修简单，体积小，人员可在设备旁边直接操作，不再需进入工作环境恶劣的集水井，为维修与保养的人员提供了相对舒适的工作空间；还能避免污染，即便碰到消防灭火、暴雨水灾等情况时，设备内污水也不会泄露，导致污染周边环境。

凸轮泵式密闭提升装置采用先进的凸轮泵技术，具有高扬程、强自吸力、双轴设计、无卡轴现象、介质可双向进出、无正反转之分、大通径具有剪切功能、可输送气、液、固三相混合介质、具备扫舱功能等优点。同时，采用电极传感器和气动传感器互相备用，安全系数更高。

在实际应用中，凸轮泵式密闭提升装置可以广泛应用于地铁站、火车站等公共场所，以及市政污水处理领域。

综上所述，凸轮泵式密闭提升装置在污水系统改造中具有重要的应用价值和广阔的发展前景。通过对其优化应用的研究，可以进一步提高污水处理效率，为环境保护和可持续发展做出贡献。

二、凸轮泵式密闭提升装置理论基础

2.1 凸轮泵工作原理与结构特点

凸轮转子泵主要由电机、泵体等部件组成。电机为凸轮转子泵提供动力，驱动泵体中的转子运转。泵体是凸轮转子泵的核心部分，其内部结构设计直接影响着泵的性能和适用范围。

2.1.1 驱动部分与泵体差异

凸轮泵与离心泵在驱动部分及泵体结构上存在明显差异。凸轮泵的驱动部分通常由同步齿轮组成，同步齿轮被装在一个单独且密闭的齿轮箱里。高品质和强韧的齿轮确保传输的精确，同时具有较长的使用寿命。而离心泵的驱动部分主要是通过电机直接带动叶轮旋转。在泵体结构方面，凸轮泵的泵壳过流部分采用高精度的整体铸造，可以采用灰铸铁、延展铸铁或不锈钢材质。易于拆装的泵盖仅由四颗螺丝固定，使得泵腔内的各个部件均可以通过打开泵盖而进行拆卸更换。每个泵壳都是单块整体铸造，由数控机床加工，大直径的出入口保证了即使输送介质含有大颗粒杂质也能连续输送。相比之下，离心泵的泵体结构相对简单，通常由叶轮、泵壳和轴等组成。

2.1.2 隔离腔室的作用

凸轮泵的隔离腔室在齿轮箱和泵腔之间，充满液体。这个隔离腔室起到了重要的作用。一方面，它保护同步齿轮免于受到流体的损坏。由于同步齿轮在运转过程中需要精确的传动，如果受到流体的冲击或腐蚀，会影响齿轮的精度和寿命。隔离腔室将同步齿轮与泵腔相隔离，有效地保护了齿轮。另一方面，防止齿轮箱油渗入传输的介质中。如果齿轮箱油渗入介质中，会对介质造成污染，影响介质的质量和性能。腔内也装有润滑液，既可起到润滑作用，又可监控机械密封是否完好。当机械密封失败时，油会在压力下由螺旋孔溢出，及时提醒工作人员进行维修。

2.2 凸轮泵性能优势

凸轮泵在污水系统中展现出诸多性能优势，为污水的处理和提升带来了极大的便利。

2.2.1 高效输送能力体现

凸轮泵具有高效的输送能力，能够对污水进行快速准确的输送。凸轮泵的流量与转速成正比，可以根据实际需求进行调整。其独特的结构设计使得泵在运行过程中能够产生较高的真空度和排放压力，特别适合污水等含有固体颗粒的介质的输送。在该项目中，凸轮泵能够快速将集污箱中的污水输送至市政管网，大大缩短了处理周期，提高了整个污水处理系统的效率。

2.2.2 耐磨损性能优势

凸轮泵的橡胶包覆转子具有抗侵蚀的特点，展现出卓越的耐磨损性能。凸轮转子泵的转子采用全橡胶包覆，橡胶材质有氟橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙胶、过氧氟胶可选，可根据不同的介质情况选择不同的橡胶材质。对于强腐蚀性的介质，如果含有粒径小的颗粒物，橡胶材质既耐腐蚀又耐磨损。在污水系统中，常常含有各种杂质和颗粒物，橡胶包覆转子能够有效地应对这些挑战。同时，凸轮泵厂家会降低泵的出口转速达到降低磨损、延长扬程易损件使用寿命的目的。这种耐磨损性能优势使得凸轮泵在污水系统中具有广泛的应用前景和较高的可靠性。

三、凸轮泵式密闭提升装置在污水系统改造中的应用案例

3.1  2016-2018年上海地铁站卫生间改造中应用

2016-2018年上海地铁先后针对客流大、换乘站、首末站（上海虹桥站、豫园站、老西门、天潼路、南京东路等）。

3.1.1 提高运行效率方面

上海地铁排污设备改造项目中，凸轮泵式密闭提升装置发挥了重要作用。首先，凸轮泵具有强大的自吸能力，能够轻松将污水吸入泵体。例如，如厕乘客随意丢弃的杂物进入便器，污水箱中含有大量的固体悬浮物，传统的泵可能会出现堵塞或吸力不足的问题，而凸轮泵能够快速将这些污水吸入，并输送到后续处理环节。相比传统的设备。上海地铁排污设备改造改造后，污水提升效率提高了30%以上。

3.1.2 降低运行成本举措

凸轮泵在降低四川污水厂运行成本方面也有显著成效。一方面，凸轮泵的维护成本低。其采用在线维护的方式，便于拆装，无需拆除管路以及电机，不影响其他工位设备的使用。相比传统的泵，减少了维护时间和人力成本。例如，在维修过程中，工作人员可在设备旁边直接操作，不再需进入工作环境恶劣的集水井，为维修与保养的人员提供了相对舒适的工作空间。另一方面，凸轮泵具有节能的特点。凸轮泵在输送介质时，转子以较低的转速旋转，减少了能量损失和磨损，使得泵的效率更高、能耗更低。与螺杆泵相比，从凸轮泵设计的 20 年使用寿命，无故障运行 3 万小时来说，全生命周期内的使用成本降低了 40%。此外，凸轮泵的占地面积小，一般为螺杆泵的 1/2 或者 1/3，降低了土建成本。

四、凸轮泵式密闭提升装置改造项目实践

4.1 广州地铁七号线谢村站项目

4.1.1 项目实施过程

广州地铁七号线谢村站污水系统，早期使用的在线式真空机组，由于使用故障率高，泵房、卫生间返水返臭严重。凸轮泵式密闭提升装置改造项目于 2023 年 7 月 26 日发布网上比价公告，邀请合格的响应人参与项目比价。我司在项目中标后积极组织人员现场勘察、测量及对显现有的真空排污管道摸排、新旧设备的运输通道（拆除、运入）、作业节点的计划统筹。

2024 年4月 3日前期施工手续准备就绪，入场施工。计划工期30天（含运行周期7天）。

现场利用细微的管道落差连接排水管道，由于空间狭小，机组设计整体采用上装干式安装，原泵房内部集水无法排出，新增配套末端气压排水装置，对于环形排水沟积水给予及时清理；

项目于2024 年4月23日，完成拆除、安装工作，进入试运行阶段，截止目前项目设备使用效果良好；

4.1.2 厂商及产品分析

首先，根据泵房现有空间，提出合理性产品布局方案，整体设备采用上装干式密闭提升装置（设备需要有一定的自吸力），对于箱体可以清底，整体采用双箱双泵满足广州地铁轨道关于污水密闭提升装置的技术要求；

其次，在技术实力方面，能够为项目提供可靠的凸轮泵式密闭提升装置。凸轮泵具有高扬程、强自吸力、双轴设计、无卡轴现象、介质可双向进出、无正反转之分、大通径具有剪切功能、可输送气、液、固三相混合介质、具备扫舱功能等优点，能够适应地铁污水系统的复杂工况。

再者，在服务方面，杭州聚川环保科技股份有限公司能够提供优质的售后服务承诺。对广州轨道交通多条线路从事维保售后服务工作，拥有售后十星的服务认证，确保设备的安装调试、维护维修等服务，为地铁的安全运营提供保障。

最后，在公司实力方面，杭州聚川环保科技股份有限公司新三板上市企业，公司产品服务全国多个城市，在广东区域佛山、广州、深圳轨道交通该司产品都在应用，且口碑佳，具有较高的性价比。

五、结论与展望

5.1 研究结论总结

本研究对污水系统凸轮泵式密闭提升装置改造项目进行了深入探讨，得出以下结论：

首先，凸轮泵式密闭提升装置在污水系统改造中展现出了显著的成效。其先进的机械密封技术确保了设备运行过程中的密封性，有效避免了泄漏事故的发生。在结构设计上，凸轮泵与离心泵相比，具有独特的优势。驱动部分的同步齿轮确保了传输的精确性和较长的使用寿命，隔离腔室的设置既保护了同步齿轮免受流体损坏，又防止了齿轮箱油渗入传输介质中。

其次，凸轮泵在性能方面表现出色。具有高效的输送能力，能够快速准确地输送污水，提高污水处理效率。例如在上海地铁改造项目和广州地铁七号线谢村站项目中，凸轮泵的应用大大提高了污水的输送效率。同时，凸轮泵的耐磨损性能优势明显，橡胶包覆转子能够有效应对污水中的杂质和颗粒物，降低了设备的维护成本和更换频率。

再者，在实际应用案例中，凸轮泵式密闭提升装置在通过巧妙的设计构思，不仅节约空间、同时采用双备份机制，水箱、控制、泵组均在互备互用中使用，避免了长期不用或过度使用对设备的影响。

最后，在广州地铁七号线谢村站项目中，设备采用了广州地铁设计院的新方案思想，就环形排水沟积水利用微型气压排水装置做了及时的疏通疏导；

综上所述，凸轮泵式密闭提升装置在地铁站内污水系统改造中具有重要的应用价值和广阔的发展前景。通过对其优化应用的研究，可以进一步提高污水处理效率，为环境保护和可持续发展做出贡献。

总之，凸轮泵技术在污水系统中的应用具有广阔的发展前景。未来，通过技术创新、应用拓展和可持续发展等方面的努力，凸轮泵技术将不断完善和发展，为污水处理和环境保护做出更大的贡献。

广州地铁集团有限公司

撰稿：刘迎春、王健伟

2024年11月