泵站自動化控制系統(tǒng)改造研究

張瑞

摘 要：泵站自動化控制系統(tǒng)改造可以大大提高泵站的工作效率，并降低運行成本，因此，泵站自動化控制系統(tǒng)改造工作是現(xiàn)代化泵站建設的重要任務之一。結合工程實例，詳細介紹了泵站自動化控制系統(tǒng)的構成和改造思路，為現(xiàn)代化泵站建設提供幫助。

關鍵詞：泵站；自動化控制系統(tǒng)；改造；運行質量

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0044-02

現(xiàn)代化泵站承擔著灌溉、排澇、城市供水等多方面的任務，如果采用泵站自動化控制系統(tǒng)可以將控制、運行、管理集于一體，所以，現(xiàn)代泵站的建設越來越多地朝向自動化方向發(fā)展。如何在原有基礎上，對泵站自動化控制系統(tǒng)進行改造，是現(xiàn)代大型泵站建設的首要問題。本文對此進行了研究，提出了泵站自動化控制系統(tǒng)的改造方案和技術要求，為泵站自動化控制系統(tǒng)改造提供了技術支持。

1 工程實例

該泵站系統(tǒng)工程開始建造于1987年，初期使用流量約為6.41 m3/s。但目前機電設備在運行過程中存在較多問題，例如，配電丟失、機能下降、裝置老化、損耗量較大、維修困難、自動化控制較為落后、耗能較大等問題。我國在2011-12開展了泵站自動化改造工作，力求改造后的泵站運行速度快、安全穩(wěn)定，可以在泵站運行過程出現(xiàn)問題時快速排除隱患，全面加強泵站的運行質量，提高自動化運行的有效性、安全性。

2 自動化系統(tǒng)的組成構造

2.1 系統(tǒng)控制項目

泵站自動化系統(tǒng)中的系統(tǒng)控制項目分為以下3種：①計算裝置控制，重點是機組中高低壓斷路設備和啟停裝置中的閘閥、分合等裝置；②監(jiān)控下的裝備，例如，主機組現(xiàn)狀、閥門開關現(xiàn)狀、斷路裝置的流通斷取、裝置極限部位等；③泵站自動化中的電量管理控制，其中包含電流、電壓、功率等，還包含變壓裝置和機組中的閘閥開關、流量、水位等。

2.2 系統(tǒng)控制對象

泵站系統(tǒng)控制對象較多，其中包含高低壓斷路裝置、配電裝置、排水泵設備、出水閥、直流系統(tǒng)、真空裝置等；主裝置中包含主水泵、變壓器、主電動設備等。

3 系統(tǒng)構造

3.1 微機保護系統(tǒng)

泵站中微機保護系統(tǒng)要嚴格按照《機電保護設計流程》對泵站裝置進行合理配置，結合自動化保護系統(tǒng)，系統(tǒng)內部必須包含變壓線、電容裝置、電動設備、進線、絕緣裝置等，并對這些裝置進行合理監(jiān)控。然后根據(jù)自動化保護系統(tǒng)的特點，選取有效的微機保護設備。高壓電機保護設備中包含了單相接地裝置、抵壓保護、電量負荷保護、高溫保護、電流斷電保護等不同檢測機能。泵站中采用的綜合保護設備具備兩層式電流保

護機制，而當其處于高壓狀態(tài)時則相反，系統(tǒng)會啟動電量杜荷保護、高溫跳閘保護、分層式保護、電流限制保護、單機回路操作保護、跳閘警告等保護機能。

自動化系統(tǒng)中的綜合電容器內具備電壓過量保護、電流速斷功能，此外，還有限時電壓、電壓平衡保護等保護功能。開啟綜合保護設備時要具備電壓、電量負荷、低壓電流過流保護和零序過流保護等保護機能，這些裝置具備較強的保護性，具體功能分為以下幾項：①遙控監(jiān)測。對電壓、電流、功率流量、電量電度、電量頻率等進行監(jiān)控。②遙信。獲取各個系統(tǒng)中的各種故障信息、保護機能信息和電流電壓流入信息。③不同保護設備輸入裝置應具備三項信號點，一項屬于輸送故障信息，其余兩項屬于自帶保護功能，作為泵站備用監(jiān)控裝置。④SOE功能。系統(tǒng)內部應具備較強的SOE功能。⑤系統(tǒng)中微機保護設備應運用220 V直流電壓進行有效控制。⑥微機保護設備可以予以PPH、PPS等功能，并保證操作誤差時間在1 ms內。

3.2 各系統(tǒng)中的功能

3.2.1 微機保護裝置功能

泵站自動化系統(tǒng)中的微機保護裝置所保護的目標是母線線路、變壓設備、主電動設備等。微機保護裝置保護的具體內容分為以下六個方面：①母線線路。對線路中三相載荷量、速斷裝置予以保護。②主電動機設備保護。對低電壓、低電流、低功率、三相載荷量、電流等方面進行保護操作。③系統(tǒng)變壓裝置保護。對三相載荷量和快速斷電等保護。④接地防雷保護。自動化系統(tǒng)中大部分裝置與建筑物是相互連接的，因此，需要對裝置和接地物間的電阻進行限制，電阻量應控制在<1 Ω的范圍內。在室外應放置窗安裝置并搭配避雷傳感信號。電源裝置中應選取有效的避雷裝置，并在網(wǎng)絡系統(tǒng)中放置浪涌保護設備，對于室外應進行穿鍍鋅掩埋操作。⑤線路保護。包含構建強勵保護、電壓電流保護、單相載荷量等保護措施。⑥報警裝置。安裝聲光安報警裝置，在水泵設備自行啟動后，報警裝置會自動響起并自行發(fā)出聲光信息，這樣可以讓工作人員快速遠離危害區(qū)域，確保生命安全。

3.2.2 微機控制系統(tǒng)功能

泵站進行計算運算操控過程中可采用以下3種方式進行計算：①采用LCU進行現(xiàn)場控制。要明確現(xiàn)場地理位置，并在現(xiàn)場以LCU方式進行控制，或者通過內部屏幕觸摸、按鈕等方式對水泵自動化系統(tǒng)的水泵流量進行控制，由于緊急停機不能被遠程手控，因此要明確控制的限度。②泵站自動化系統(tǒng)中央控制。由內部控制系統(tǒng)直接對泵站裝置進行直接控制；③直接進行人工控制?？梢赃M行手動控制，在進行手動控制期間，控制人員可以根據(jù)鍵盤、顯示裝置、鼠標等裝置給予有效控制；可以采用分布控制順序的方法進行控制，但每個步驟要嚴格按照相關順序完成操作，然后在經(jīng)過工作人員對操作流程給予確認，這樣才能繼續(xù)按照下一個步驟進行操作；還可以采用泵站自動化進行控制，自動化系統(tǒng)通過計算機進行預定性控制。

3.2.3 直流系統(tǒng)設備

自動化系統(tǒng)中進行直流系統(tǒng)電源操作的過程中，應選取免維護的鉛酸蓄電池、微機高壓控制、電源開關和保證電流電壓在220 V。同時，內部系統(tǒng)裝置應配置逆變電源、充電裝置等裝置，以此確保整流方塊整體處于體積小、抗擊力強、高效率、高平穩(wěn)性、噪聲低的特性中，還應保證裝置在運行期間的穩(wěn)定性、安全性、維修簡便、安裝、調試簡便等特征，具體表現(xiàn)以下幾個方面：①多項通訊方法。使用RS485/232等通信接口和主機進行信息傳送，運用CDT等多項方法開展通訊工作，確保完成電源系統(tǒng)中直流的遙控、監(jiān)控、管控等功能，全面實現(xiàn)無人值班泵站自動化。②可靠性配置。采用優(yōu)質電池并將其安裝在裝置內，內部充電模塊應選用高頻設備組合的開關和并聯(lián)組合方法進行并聯(lián)；交流雙電源輸入期間，在內部設置C級避雷裝置，有利于降低雷擊引發(fā)的電壓電流的出現(xiàn)，提高自動化系統(tǒng)的安全性；保證健全的保護功能，保護功能應包含過壓、缺相、輸入、輸出、限流、輸入限壓、保溫保護、模塊較熱等各項保護系統(tǒng)，尤其在電源模塊溫度過高時，內部模塊應具備短路回收特征，即使模塊經(jīng)過長期輸出后處于短路狀態(tài)，也不會對系統(tǒng)造成損壞，待到故障消失后，模塊功能會自行恢復運作。③智能蓄電池充電管理。嚴格按照電流周邊環(huán)境、電壓等變化自行選取裝置，并采用均充、電流橫流、電量浮充的充電方式，全面滿足蓄電池充電需求，避免蓄電池因充電過量以或未能及時充電所引起的蓄電池損壞，還可以開啟電池的特定功能，提高電池使用質量、延長使用壽命。④監(jiān)測功能的完善性，系統(tǒng)裝置具備較多電池、絕緣定位電路、電路直流參數(shù)，在運行過程中會需要對模塊故障、電路回饋、溫度過高等的檢查功能，如果安裝期間出現(xiàn)異常狀況，系統(tǒng)會自動啟動報警裝置，進入警告狀態(tài)，并將裝置變?yōu)閼碧幚頎顟B(tài)。

3.3 直流電源系統(tǒng)

泵站自動化系統(tǒng)中的直流電源裝置主要運用單母線進行安裝，在指定直流電壓中，通過運用一組鉛酸電池、閥控電池保證系統(tǒng)正常運行。蓄電池裝置可以實現(xiàn)浮充充電操作；而直流裝置和充電器只能與高智能模塊和高頻率開關相互連接而成，具體由防雷裝置、逆變方塊、監(jiān)控裝置、降壓模塊、充電裝置、絕緣模塊、直流、交流裝置等結合而成。

3.4 微機控制裝置

為提高系統(tǒng)裝置的平穩(wěn)性、安全性，全面實現(xiàn)泵站系統(tǒng)的自動化控制，該系統(tǒng)主要運用內部控制構造、成熟構造等技術，然后在泵站內部根據(jù)泵站組合數(shù)量，有效配置2套LCU、2臺泵組、LCU控制器等設備，并在每個配套組合中安裝液晶屏幕和智能裝置，全方位實現(xiàn)自動化系統(tǒng)中監(jiān)控操作和數(shù)據(jù)控制。

4 結束語

此次改造使泵站自動化系統(tǒng)現(xiàn)已完全實現(xiàn)自動化控制，并能在控制過程中對數(shù)據(jù)信息進行查詢、修改，還可以根據(jù)數(shù)據(jù)信息查找故障因素。經(jīng)過3年運行，微機保護系統(tǒng)運行質量較高，安全性較強，還大幅降低了調節(jié)、維修工作量。本文為目前泵站自動化改造工作提供了有效措施和合理的參考案例。

參考文獻

[1]高勇，萬建忠，孔德華.永豐泵站自動控制系統(tǒng)改造[J].江蘇水利，2008（05）.

[2]樊志敏.泵站綜合自動化系統(tǒng)控制功能的研究與實現(xiàn)[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2006.

〔編輯：張思楠〕