抽水泵站自動化技術(shù)之探新

張 濤

（深圳市東江水源工程管理處，廣東 深圳 518036）

全國各地建設(shè)了數(shù)量眾多的抽水泵站，其主要用于農(nóng)業(yè)灌溉以及市區(qū)供水排水等，然而大量抽水泵站由于受到技術(shù)、資金等各方面條件的限制，無法進(jìn)行改造與更新，導(dǎo)致抽數(shù)泵站普遍存在監(jiān)控設(shè)備落后、自動化水平較低以及管理水平不高等缺陷。因此，這些常規(guī)化運(yùn)行且自動化水平不高的抽水泵站越來越無法滿足社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求與現(xiàn)代水電體系高效運(yùn)行的需要，必須不斷的革新抽水泵站的技術(shù)，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的輔助作用下，不斷提高抽水泵站的自動化水平。只有通過引進(jìn)、更新抽水泵站的自動化技術(shù)，才能使其使用壽命及運(yùn)行效益等到更大的提高，從而確保泵站的供水排水效能，減少勞動力，降低工人的勞動強(qiáng)度，提高抽水泵站的管理水平與經(jīng)濟(jì)效益。

抽水泵站自動化控制技術(shù)的發(fā)展分為三個(gè)階段：常規(guī)自動化控制—計(jì)算機(jī)輔助控制—計(jì)算機(jī)監(jiān)視控制。隨著抽水泵站自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)監(jiān)視控制技術(shù)在泵站得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并明顯的表現(xiàn)出比其他普通抽水泵站響應(yīng)速度更快、綜合效能更強(qiáng)大、整體效益更好等各種優(yōu)勢。所以，自動化技術(shù)的應(yīng)用與更新不僅是抽水泵站發(fā)展的必然方向，同時(shí)也是泵站發(fā)展所亟待解決的難題。

一、抽水泵站自動化系統(tǒng)的概念

圖1 集中式處理系統(tǒng)

圖2 分層分布式處理系統(tǒng)

就技術(shù)層面而言，抽水泵站自動化技術(shù)是現(xiàn)代電子信息技術(shù)迅猛發(fā)展的成果之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及功能的不斷發(fā)展與完善，造就了如今先進(jìn)的抽水泵站自動化系統(tǒng)。以我國為例，抽水泵站自動化系統(tǒng)主要由自動監(jiān)控系統(tǒng)、自動裝置以及繼電保護(hù)等設(shè)備組成，它去除了老舊的表計(jì)與控制平臺等傳統(tǒng)設(shè)備，在很大程度上減少了電纜的數(shù)量，節(jié)省了控制室的使用面積。抽水泵站自動化系統(tǒng)除了對正常工作的泵站進(jìn)行監(jiān)視、控制外，還會對泵站的一、二次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、工作狀態(tài)監(jiān)控以及調(diào)節(jié)與控制，從而確保抽水泵站運(yùn)行的安全性與高效性。在抽水泵站的正常運(yùn)行過程中，一旦發(fā)生設(shè)備故障等問題時(shí)，保護(hù)裝備將立即對其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與實(shí)施監(jiān)控，并對故障做出快速反應(yīng)，找出故障原因，進(jìn)行故障修復(fù)處理，最后恢復(fù)泵站的正常運(yùn)作。另外。抽水泵站自動化系統(tǒng)還會對高壓設(shè)備、變壓器、絕緣裝置等電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視與控制。泵站自動化系統(tǒng)會把采集的數(shù)據(jù)傳到管理控制中心與調(diào)度中心進(jìn)行數(shù)據(jù)庫儲存，方便今后修訂、改編計(jì)劃時(shí)搜查數(shù)據(jù)庫。

保護(hù)、監(jiān)測、遠(yuǎn)傳、控制是抽水泵站自動化系統(tǒng)的四大功能。具體功能如下：監(jiān)測變電裝置、機(jī)組設(shè)備的日常運(yùn)作情況；搜集設(shè)備裝置的電量信號與非電量信號進(jìn)行檢測、預(yù)警；記載、儲存、分析與處理重要的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)；記載、反饋所采集到的各項(xiàng)故障數(shù)據(jù)；研究、對比機(jī)組設(shè)備的開啟狀況與運(yùn)行狀態(tài)；調(diào)試并修護(hù)抽水泵站的輔助裝置；合理地調(diào)節(jié)泵站機(jī)組設(shè)備的節(jié)能優(yōu)化狀況等等。更為重要的是，抽水泵站自動化系統(tǒng)還會對泵站的設(shè)備裝置起到保護(hù)作用，從而減少風(fēng)險(xiǎn)性，預(yù)防安全事故，確保職工的生命財(cái)產(chǎn)安全。

二、抽水泵站自動化系統(tǒng)的分類

抽水泵站自動化控制系統(tǒng)的超強(qiáng)通訊技術(shù)不僅可以全面、準(zhǔn)確地采集上級發(fā)出的指令信息，還可以根據(jù)指示信息完成下一個(gè)操作。與此同時(shí)，泵站自動化系統(tǒng)會把泵站機(jī)組裝置設(shè)備的工作參數(shù)發(fā)送到上級單位，根據(jù)上級操作人員的指令，將重要機(jī)組裝置的工作參數(shù)、故障處理程序、故障信號預(yù)警等運(yùn)行狀況全面地展示在線上的CRT視屏中，充分體現(xiàn)自動化系統(tǒng)的靈敏性與強(qiáng)抗干擾性。除此之外，抽水泵站自動化系統(tǒng)還擁有極好的擴(kuò)展性、開放性等優(yōu)點(diǎn)，有利于日后進(jìn)一步強(qiáng)化系統(tǒng)功能。

就我國抽水泵站當(dāng)前所使用的電子信息控制系統(tǒng)而言，主要講控制系統(tǒng)分為兩大類：集中式處理系統(tǒng)與分層分布式處理系統(tǒng)。具體如下：

（一）集中式處理系統(tǒng)

集中式處理系統(tǒng)就是一種運(yùn)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來收集、分析及處理抽水泵站機(jī)組設(shè)備日常運(yùn)作中的各項(xiàng)參數(shù)，再利用其處理結(jié)果來指導(dǎo)抽水泵站的自動化作業(yè)與監(jiān)控、預(yù)警等操作的系統(tǒng)。一般情況下，集中式處理系統(tǒng)在整個(gè)泵站僅安設(shè)1～2臺監(jiān)控設(shè)備來實(shí)現(xiàn)整個(gè)抽水泵站的全方位監(jiān)視與控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

（二）分層分布式處理系統(tǒng)

目前，中、大型抽水泵站通常采用分層分布式處理系統(tǒng)對泵站進(jìn)行管理控制。分層分布式處理系統(tǒng)的重要特征就是控制對象具有一定的分散性，也就是說，將泵站機(jī)組、閥門、變電站以及輔助設(shè)備等控制對象看作多個(gè)單元，每個(gè)單元安設(shè)相應(yīng)的設(shè)備，形成抽水泵站的現(xiàn)場控制，從而進(jìn)行控制對象的數(shù)據(jù)收集、處理以及各機(jī)組或其他重要設(shè)備的調(diào)節(jié)、控制，同時(shí)，可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對泵站設(shè)備進(jìn)行信息通訊，詳細(xì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

三、抽水泵站自動化技術(shù)及其功能要求

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及大中型泵站管理水平不斷提高，泵站電氣設(shè)備自動化控制程度要求越來越高。根據(jù)泵站的實(shí)際運(yùn)行需要及其特點(diǎn)，泵站自動化技術(shù)及其功能要求只要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的采集、處理，抽水泵站的安全運(yùn)行及監(jiān)視，抽水泵站自動化系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制三個(gè)方面。具體如下：

（一）數(shù)據(jù)的采集、處理

抽水泵站現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)參數(shù)的采集方式包括周期性自動化采集以及根據(jù)工作人員發(fā)出的指令信號進(jìn)行采集兩種。然后，泵站自動化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理指的是將采集到的數(shù)據(jù)參數(shù)按統(tǒng)一的格式存儲到數(shù)據(jù)庫中，并根據(jù)信號的不同性能劃分成開關(guān)量、模擬量與脈沖量等等。

（二）抽水泵站的安全運(yùn)行及監(jiān)視

通過抽水泵站的自動化系統(tǒng)，控制室工作人員能夠在CRT上監(jiān)視到整個(gè)抽水泵站各個(gè)主要、輔助設(shè)備裝置的運(yùn)行情況，同時(shí)，還可以對控制操作設(shè)定相應(yīng)的權(quán)限，只有得到授權(quán)的工作人員才能根據(jù)泵站的實(shí)際需要修改CRT上的監(jiān)視對象。泵站自動監(jiān)視系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)視泵站所有機(jī)組設(shè)備的開啟狀況與運(yùn)行情況，并在CRT上準(zhǔn)確顯示這些設(shè)備運(yùn)行的工作參數(shù)。

（三）抽水泵站自動化系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制

抽水泵站自動化系統(tǒng)的控制功能主要體現(xiàn)在變電站電容器與變壓器的控制、泵站機(jī)組控制、輔助設(shè)備控制、閘門控制以及勵(lì)磁裝置的調(diào)節(jié)與控制。當(dāng)控制功能安全運(yùn)行是，便可以實(shí)現(xiàn)對抽水泵站進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)與控制。另外，泵站自動化系統(tǒng)對泵站機(jī)組運(yùn)行控制功能比較遵守相關(guān)的操作規(guī)程，并且泵站內(nèi)的全部設(shè)備裝置都必須設(shè)置自動控制與手動控制兩種方式，除此之外，還應(yīng)當(dāng)安設(shè)靜態(tài)試驗(yàn)功能，以確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、有效性。

結(jié)語

隨著社會城市化發(fā)展的不斷加速，各中、大型抽水泵站只有通過引進(jìn)并深化自動化技術(shù)的實(shí)踐效能，才能在這殘酷的市場競爭中尋求生存之道。抽水泵站自動化技術(shù)是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、檢測控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視技術(shù)等多門先進(jìn)技術(shù)綜合應(yīng)用的產(chǎn)物，也正是因?yàn)槠浼夹g(shù)上的綜合優(yōu)勢，促使了抽水泵站自動化技術(shù)必將成為今后抽水泵站發(fā)展的前進(jìn)方向。

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