【摘要】
通过对多项大型液压机泵站设计及建造经验的总结，系统归纳出大型液压机泵站总体布置方案及其对土建、公用辅助设施的要求，同时提出该类型建筑物的消防、环保设计方案，希望能对相关企业在该类型项目的设计及建造时带来帮助。
【关键词】
大型液压机;总体布置方案;土建及公用辅助设施;消防；环保
1引言
过去十多年，国内掀起一轮在全国范围内大型自由锻件和模锻件项目建设大潮，新增超过20台万吨级别的液压机，自由锻液压机吨位最大的为中信重工的185MN油压机，模锻液压机吨位最大的为二重800MN油压机，都已成为世界上最大吨位的液压机。本文作者有幸参与了这两个项目的全程设计工作，并结合参与其他十多台50MN以上液压机项目的设计经验，对泵站的总体布置、土建及公用设施、消防及环保等方面的设计方案进行论述，供业内同行参考。
2总体布置方案
目前，大型液压机的车间布局，多为一跨压机主厂房外加一跨辅房（泵站及其他辅助设施跨）的车间布局，或者是两跨压机主厂房中间设一跨辅房（泵站及其他辅助设施跨）的车间布局。大型液压机液压系统的泵房多利用车间辅房，贴近压机就近布局，这样的优点主要在3个方面。1）节约工程造价大型液压机生产的主车间，为满足与压机的配套能力，配置锻造行车动辄几十吨，甚至上百吨，行车轨道高度12～25m，如120MN自由锻压力机需要配置的锻造行车为550t。而液压泵站的组成最重部件不过是储油箱和大型电机，行车吨位不过20t，行车轨道高度10～12m，压机液压装置利用车间辅房，可以有效节省主车间生产面积和建设投资。当然，对一些特殊产品使用的大型液压机，通过配置单操作机或双操作机，主车间的吨位也不大，这可能是极个别的特殊情况。2）减少液压管路损失，提高能源利用率大型压力机为达到使用压力，对液压泵的压力提出很高要求，如万吨油压机主泵的工作压力达到31.5MPa，为减少管路损失，主泵距离压机本体越近越好，除了管路损失外，减低能耗，安全也是要考虑的一个因素。3）方便管理压机本体与泵站内的设备是一个整体，就近布置方便车间管理。此外，由于泵站更临近外侧，更有利于本站内设备的进站安装，例如油压机的大型储油罐，也利于泵站内的排气换风，有效降低夏季泵站内的温度。高压泵站本身的布置方式又可以分为地上式与地下式，这两种不同的形式主要取决于主车间的生产面积是否满足组织生产的需要。地下式泵站可以通过土建技术措施加固泵站屋顶，对于地上而言就是车间的地面，这一部分面积可以用作液压机辅具存放区、锻件清理工作区等辅助生产，但是由于液压系统处于地下，对于液压设备的安装、消防以及以后维修都存在诸多不便，且土建造价也非常昂贵，所以该方式使用较少，仅推荐于厂区面积受限且地质条件较好，适于大型开挖的项目。无论地上还是地下泵站，泵站内行车选用可以分为两种：普通单梁起重机和单梁悬挂起重机，由于行车的起升重量较小，对于泵站设计和施工难度、进度以及造价方面，相差不大，所以这两种应用形式都比较多。前者为泵站钢结构柱或混凝土柱伸出牛腿架设行车梁，铺设吊车梁和轨道；后者为泵站顶设吊车梁和工字钢作为行车轨道。但是从应用实践上来说，后者对于某些小型压机，对应高度较低的泵站，更为适用些。因为后者可以在高处的墙体上开一些门洞，以方便设备管线布置，泵站还可以开高窗，增加自然采光，而不需考虑受到行车梁的干涉限制；而前者需要避开行车梁和泵站门窗，需要统筹考虑。
3土建及公用辅助设施
地下泵站多采用钢筋混凝土结构方式，行车的吊车梁采用混凝土或钢结构方式，地下泵站土建设计时要考虑抗渗，一是防止地下水渗入泵站，二是防止泵站所有工作介质渗入地下而污染地下水。地上泵站目前多采用钢结构，1.2m以下为砖墙，以上采用双层彩板，屋面也采用彩板，当然也可采用混凝土框架结构，围护采用砖墙和现浇板屋面。当然，在地面设计时也需要进行抗渗设计。在土建设计时，往往容易忽略泵站内高压管沟内埋板强度的负荷，由于埋板受高压管路工作时水平力的作用，特别是调试阶段，出现过因埋板没有复核足够的水平力，出现松动或埋板破坏的情况。公用辅助设施，主要包括供电、供水、供气、采暖通风5个方面。高压泵站用电量大，单台泵的装机功率高，采用380V或10kV供电，1座泵站有几台、十几台或数十台泵，为降低建造投资，对采用380V供电的泵站，在泵站相邻侧建设1座10kV或35kV变压到380V变配电室为其服务，对采用10kV高压供电的泵站，采用在泵站相邻侧布置1座10kV开关站或35kV/10kV变配电室来供电，供电布置有1个原则，就是变配电室与泵站就近布置。泵站、压机本体或操作机，工作时会产生热量，需要冷却介质将热量散失，大型液压机泵站的冷却介质多采用软水，循环量为每小时几十吨或上百吨，为减少造价和日常运行费用，循环水泵站与泵站也建议采用就近布置，以缩短循环水管的长度。近年来，由于空气冷却器技术进一步成熟，很多新建项目都采用了空气冷却代替水冷却，相对于循环水冷却系统挖水池，建冷却塔，其空气冷却主要优势在于运行费用低，节约水资源，符合我国节能节水的环保产业政策。例如，山东某集团对于已建成的万吨压机进行了技术改造，由循环水冷却改为了空气冷却，后续建设的中小压机都采用了空气冷却系统。压缩空气主要用于某些气压控制阀体，需求量较少，大多由车间空压站房引管线直供，当然压缩空气的质量要求无油和干燥，因压缩空气含水高带来的维修，在一些企业里也出现过。采暖通风方面，北方地区（主要指室外冬季温度长期在零下5～10℃的地区），高压泵站要考虑采暖，主要是考虑冬季在泵站非工作期间，循环水管不被冻住。南方地区则主要考虑通风。泵站在室外，夏季高温时可将窗户或百叶窗打开，屋面利用自然通风器进行通风，可以满足使用要求。由于泵站在联合厂房内布置，夏季车间工作时，泵站室内温度较高，需要由室外引入冷风进行通风，采用方式多是由屋面设置风机送风至泵站内。
4消防设计
目前，国内大型液压机多采用油压机，高压输油管道可能会存在跑、冒、滴、漏等异常状况，各阀块、管段连接接口处可能因长期承受高压压力出现松动或破裂现象，具有一定的火灾危险性。油压机液压油大多采用高闪点液压油，闪点温度大约在200℃左右，根据现行《建筑设计防火规范》（GB50016—2014），这类液体的火灾危险性类别属于丙类（闪点不小于60℃的液体）。对于地上泵站，消防设计要达到二级，消防防火分区不大于8000m2，一般通过设置消防水管网和钢柱刷涂防火涂料等措施，即可满足消防要求。对采用地下或半地下泵站，消防等级为一级或二级时，防火分区为500m2，当超过该面积时，需要设置更高的消防措施。例如西南某大型模锻压机，由于液压泵站2200m2，该泵站消防设计采用CO2自动灭火系统，分为火灾自动报警系统、CO2自动灭火系统、联动控制系统，同时采用多个消防分区；泵站CO2保护区域采用红外光束感烟探测器和红外火焰探测器进行探测，进行声、光报警，为保证人员的安全撤离，延时自动开启压贮式高压CO2灭火系统。为保证灭火成功，保护区内还设有相应的联动系统，例如通风系统、排风系统、应急照明系统、疏散指示标志等。整个CO2消防系统投资大，维护成本高，相对工期长，还需占用一定的生产辅助面积，因此较少采用。
5环保
相对于整体液压机建设项目而言，液压机对于环境造成的影响主要分为两类：泵站电机高频噪声污染和液压系统换油后的废油，相对于环境造成的污染较低。液压系统高压泵工作运转产生的噪声，通过对其设置泵房，单独封闭措施，并在建筑设计上采用吸音材料及双层真空玻璃窗加以解决。液压系统换油后的废油经收集后，移交专业的废品回收公司，用来再生基础油，或者一些比较低端的产品。此外，为防止液压系统长期工作在高压状态，各高压管路、阀块接口、法兰连接处漏油，尤其是选用国内厂商生产的液压元件，由于技术水平与国外一流的水平尚存在差距，漏油的情况更加严重一些，在这种情况下，泵站内一定要设置漏油地沟，经汇集后留置废油入坑内，定期清理，以防污染环境。
6结语
本文通过对以上大型液压机泵站总体布置方案、土建及公用辅助设施、消防、环保等方面的设计介绍，可以看出，泵站的设计虽仅作为一个工程的一部分，但也需要进行多方面的考虑，才能真正做到工艺布局合理，节约投资，又满足国家规范。当然，上述建议供行业人员参考，希望能对今后锻造企业新建、搬迁、改造过程中少走弯路、错路提供借鉴，以有利于减少和避免各种损失，通过各位行业同仁长期不懈努力，早日实现我国由锻造大国向锻造强国转变。
作者：崔双斌 郜业见 单位：机械工业第一设计研究院
【参考文献】
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【3】俞新陆.液压机的设计与应用[M].北京：机械工业出版社，2007