全地下式雨水泵站電氣設(shè)計(jì)

黃文文

摘 要：隨著城市的發(fā)展，人們對(duì)城市景觀要求越來越高，建設(shè)于城市內(nèi)的泵站要求采用地下式，不但整個(gè)泵房設(shè)置地下，配電設(shè)施也要求完全設(shè)置于地下，對(duì)電氣設(shè)計(jì)提出了一些新的要求和難點(diǎn)。本文以某雨水泵站的為例探討全地下式泵站的電氣及自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：全地下式泵站 電氣設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

引言

本工程泵站位于哈爾濱松北大道與江灣路路口西北側(cè)，負(fù)責(zé)即將建成的江灣路下穿通道的汛期排水，江灣路為哈爾濱市政府要道，泵站周邊景觀要求較高，要求整個(gè)泵站不能存在突出的構(gòu)筑物，地面上僅有吊裝孔及閘門啟閉機(jī)操作設(shè)備。

1、 主要負(fù)荷

本泵站主要負(fù)荷為三臺(tái)55kW潛水離心泵，其他較小負(fù)荷有1臺(tái)1.1kW排積水用潛水離心泵，3.7kW粉碎性格柵，兩臺(tái)手電兩用啟閉機(jī)，分別為0.75kW及0.37kW，所有設(shè)備均為380/220V。

2、 電源設(shè)置

該泵站服務(wù)于重要道路下穿通道，為了保障安全，按二級(jí)負(fù)荷設(shè)置電源。由電力部門提供兩路380/220V進(jìn)線，一用一備，電力電纜埋地引入泵房。380V側(cè)采用雙電源單母線不分段的結(jié)線方式，兩路電源互為備用，兩路電源進(jìn)線開關(guān)采用二鎖一鑰匙機(jī)械聯(lián)鎖。

3、 配電室布置

傳統(tǒng)的雨水泵站配電裝置一般設(shè)置于泵房地面建筑內(nèi)，本工程泵站處于較繁華地帶，周圍景觀要求較高，對(duì)泵站用地限制較大，因此配電室必須與泵站布置緊密結(jié)合，基于這些要求，充分利用泵房的內(nèi)部空間，于主泵房內(nèi)部正上方，設(shè)置一處配電室，這樣既縮短水泵電纜長度，方便出線電纜敷設(shè)，又合理利用空間。配電室內(nèi)設(shè)置4臺(tái)低壓配電柜，其中1臺(tái)為計(jì)量柜；考慮水泵的功率因數(shù)，設(shè)置1臺(tái)進(jìn)線補(bǔ)償柜，補(bǔ)償后功率因數(shù)不小于0.9；設(shè)置2臺(tái)出線柜，其中一臺(tái)為3臺(tái)主泵控制柜，另一臺(tái)負(fù)責(zé)其他較小電源?？紤]泵房的緊湊設(shè)置，節(jié)約用地，配電室兼做控制室，設(shè)置1臺(tái)PLC控制柜。控制柜與配電柜并排設(shè)置。配電室為地下陰暗處，為方便工作人員進(jìn)出及檢修，沿墻壁設(shè)置照明及插座設(shè)備，配置一臺(tái)照明配電箱。

圖1 泵站平面布置

4、 設(shè)備及人員進(jìn)出

配電柜高度為2200毫米，長寬為800X800，考慮配電室內(nèi)設(shè)備的進(jìn)出，于配電室頂板距離配電柜正上方3米處設(shè)置一處設(shè)置吊裝孔，同時(shí)作為人員進(jìn)出口。這樣保證了吊裝孔一旦發(fā)生漏水不至于產(chǎn)生電氣故障。

5、 配電室防水

基于配電室完全處于地下，為了防止?jié)B水，泵房頂板高于地面0.5米，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)防水要求較高，結(jié)構(gòu)對(duì)頂板及側(cè)墻均采取了附加防水層的措施。電纜進(jìn)出墻壁需做好防水處理，設(shè)置防水堵塞。考慮萬一發(fā)生滲水，配電室底板設(shè)置一定的泄水孔。地下配電室處于潮濕環(huán)境，對(duì)電氣設(shè)備的防水要求較高。配電柜的相對(duì)于普通配電柜應(yīng)采用更加高的防水標(biāo)準(zhǔn)，要求配電配電柜防護(hù)等級(jí)不低于IP36。照明及插座等設(shè)備防水等級(jí)不低于IP46。

6、 泵站控制系統(tǒng)

（1）雨水泵站的工藝流程

雨水由進(jìn)水口流入集水井，進(jìn)水量由進(jìn)水閘門控制。進(jìn)水閘門根據(jù)集水池水位及出水井的液位自動(dòng)調(diào)整閘門開閉，保持液位正常。雨水經(jīng)進(jìn)水閘進(jìn)入安裝有格柵除污機(jī)的集水池，格柵在前后液位差或者時(shí)間間隔達(dá)到設(shè)定值后自動(dòng)粉碎集水池的雜物。雨水經(jīng)格柵機(jī)流入泵坑，安裝在泵坑的水泵根據(jù)液位控制自動(dòng)運(yùn)行。經(jīng)水泵提升后的雨水流入出水井方向。當(dāng)進(jìn)水量過大或是出水不暢時(shí)，出水口的液位達(dá)到倒灌液位，雨水從出水口流回泵坑。與此同時(shí)，進(jìn)水閘將關(guān)閉，控制進(jìn)水量。在整個(gè)工藝過程中有進(jìn)出水閘門，格柵機(jī)，水泵及配電設(shè)備。

（2）儀表設(shè)置

根據(jù)工藝要求，泵站主要根據(jù)液位進(jìn)行控制，泵房格柵前設(shè)置一套一體化超聲波液位計(jì)，泵房集水井各設(shè)置一套一體化超聲波液位計(jì)及一套浮子開關(guān)。

（3）控制系統(tǒng)

泵站控制系統(tǒng)采用PLC控制，PLC的數(shù)字輸入模塊采集水泵的運(yùn)行/停止，格柵的運(yùn)行/停止，閘門開閉，浮子開關(guān)的啟停泵液位等信號(hào)。數(shù)字輸出模塊主要為水泵的運(yùn)行/停止，格柵的開閉，閘門的開閉等信號(hào)。模擬量主要采集超聲波液位計(jì)的液位信號(hào)，水泵的電流，進(jìn)線柜的電流及電壓等。

（4）泵站監(jiān)測內(nèi)容

泵站的進(jìn)水水位

泵組的狀態(tài)、工況，單泵電機(jī)電量參數(shù)

格柵除污一體機(jī)、電動(dòng)閘門的狀態(tài)、工況

電氣主要回路的狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作、電量

（5）泵站控制對(duì)象

泵組的啟動(dòng)與停止

格柵機(jī)的啟動(dòng)與停止

電動(dòng)閘門的開啟與關(guān)閉

（6）泵站運(yùn)行控制方式

泵站就地控制具有手動(dòng)、自動(dòng)二種模式，模式的切換在泵站控制室就地控制系統(tǒng)的控制操作界面上進(jìn)行。手動(dòng)模式下，泵站就地控制系統(tǒng)的操作面板獲得控制權(quán)，操作人員可手操鍵盤控制泵組和其它機(jī)械設(shè)備。自動(dòng)模式下，泵站就地控制系統(tǒng)根據(jù)液位、污水流量、泵組狀態(tài)自動(dòng)啟動(dòng)和調(diào)整適當(dāng)數(shù)量的泵組，根據(jù)格柵前后液位差（由PLC計(jì)算）自動(dòng)啟動(dòng)格柵除機(jī)及關(guān)聯(lián)設(shè)備，并隨時(shí)檢測和處理各泵組及機(jī)械電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，在故障或事故發(fā)生時(shí)給出報(bào)警。

泵站內(nèi)各工藝設(shè)備設(shè)手動(dòng)與自動(dòng)兩種工作模式。模式的轉(zhuǎn)換在現(xiàn)場控制箱（柜）上進(jìn)行，手動(dòng)模式下，泵站就地控制系統(tǒng)對(duì)該設(shè)備的自動(dòng)控制被切斷，檢修、操作人員可以操作現(xiàn)場控制箱（柜）上的按鈕，控制設(shè)備的運(yùn)行；自動(dòng)模式下，設(shè)備由泵站就地控制系統(tǒng)直接控制。

7 結(jié)束語

全地下式雨水泵站結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，上部大部分面積可用于景觀綠化等，給城市的面貌帶來新的特點(diǎn)。但是由于其全地下式的結(jié)構(gòu)，給電氣設(shè)計(jì)帶來新的要求，對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求，實(shí)現(xiàn)無人值守的自動(dòng)運(yùn)行模式，降低泵站的維護(hù)運(yùn)行成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡龍，地下式雨水泵站設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，給水排水，2010.3

[2] 吳光輝，雨水泵站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)探討，機(jī)電信息，2012.9