供水泵站電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究

摘 要：水是生命之源，人類的一切生理活動都離不開水的支持，供水泵站作為現(xiàn)代居民的水源提供站，其設(shè)計、建設(shè)一直受到相關(guān)行業(yè)的重視。本文主要針對供水泵站的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計進行分析研究，對電氣控制系統(tǒng)進行簡要概述，并制定供水泵站電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，以實現(xiàn)泵站的高效運轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：供水泵站;電氣控制;系統(tǒng)設(shè)計

隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，供水泵站的電氣控制系統(tǒng)逐漸得到新技術(shù)的改進，使自動化技術(shù)控制的愿望得以實現(xiàn)?，F(xiàn)如今，自動化的電氣控制技術(shù)已經(jīng)無處不在，尤其是在供水的自動化控制領(lǐng)域，近些年來發(fā)展十分迅猛。在國家大力推行節(jié)水減排的今天，水資源浪費現(xiàn)象仍時有發(fā)生，推行自動化的供水控制系統(tǒng)工作已經(jīng)迫在眉睫。

一、電氣控制系統(tǒng)概述

根據(jù)供水泵站的工藝流程進行總體的平面設(shè)計，設(shè)置電動機控制中心柜和調(diào)配供電范圍，依據(jù)就近采集和單元控制進行區(qū)域劃分的原則，對區(qū)域內(nèi)的對象、設(shè)備進行控制。供水泵站電氣控制系統(tǒng)設(shè)置中央控制室，由可編程控制器、現(xiàn)場控制站對泵站的各個流程施行分散控制;再由監(jiān)控計算機和通訊系統(tǒng)構(gòu)成控制室，對泵站施行集中管理。分控站與中心控制室之間通過網(wǎng)絡(luò)連接進行交流。監(jiān)控層配備電腦作為員工操作站點，并由在線式不間斷電源來保證系統(tǒng)處于時刻運行狀態(tài)，此外還可以配備激光打印機，以滿足更好的工作需要。[1]

二、供水泵站電氣控制系統(tǒng)設(shè)計方案

（一）電源確定

1.電源數(shù)量確定

在設(shè)計電氣系統(tǒng)的電源數(shù)量時，應(yīng)該嚴(yán)格參照負(fù)荷等級分類表，并合理參考相關(guān)電力設(shè)計要求進行合理設(shè)計，將負(fù)荷進行三級分類。例如：在北方干旱區(qū)域，供水泵站的重要性愈顯突出，對于中小型供水泵站可以采用二級負(fù)荷考慮，使用雙電源進行供電，并使每一回路都可以承擔(dān)整個線路的電量供應(yīng)。對于偏僻地區(qū)的電源設(shè)置，可以采用柴油發(fā)電機作為備用電源，以保證設(shè)備正常運行。

2.確定電壓等級

電線路中的電壓等級受所選用設(shè)備的影響，并對整個系統(tǒng)的節(jié)能運行水準(zhǔn)直接產(chǎn)生影響。在確定電壓等級時，應(yīng)該考量周圍的電源電壓等級，并結(jié)合站內(nèi)系統(tǒng)所需，確定合適的匹配電壓。例如：水泵功率較大時，可以采用6kV或10kV電源，而在電源容量較大時，可以選用最佳的10kV直供電源。

（二）電氣接線設(shè)計

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電路設(shè)備的可靠性逐步提升，相應(yīng)的電氣接線系統(tǒng)也發(fā)生了改變，可以適當(dāng)參考供水泵站的電氣主接線進行更加合理化的設(shè)計。

在中小型供水泵站電氣接線時，因其處于電網(wǎng)末端，綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟，對于負(fù)荷容量小的泵站可以選用線路-變壓器接線法，在負(fù)荷較大泵站，選用單母線接線或單母線分段接線的方法可能會取得更佳的效果。

（三）電氣設(shè)備選擇

1.變壓器選擇

在變壓器的選擇工作中，應(yīng)該依據(jù)實際情況合理考量變壓器型式和容量。目前的變壓器型式主要有低損耗油浸式和干式配電變壓器。變壓器類型的選擇直接關(guān)乎配電方式和總工程造價，在選擇確立時，應(yīng)該從安全運行、環(huán)境影響、維護成本等多方面進行考慮。前者一般置于戶外，離低壓進線柜較遠(yuǎn)，由低壓電線或銅母線實現(xiàn)連接，后期維護工作較為繁重;后者多置于配電室內(nèi)，距低壓進線柜較近，可直接由母線連接。對變壓器的容量進行選擇時，為使選擇合理、成本最低，應(yīng)該經(jīng)由公式進行科學(xué)的計算，本文受篇幅所限，在此不做贅述。

2.電機選擇

在電機選擇時，應(yīng)該全面參考電機類型、容量、電壓及啟動方式。例如：鼠籠式電機和繞線式電機相比，其具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低、易維護、堅固、耐用等特點，然而，繞線式電機可以連接頻敏變阻器使啟動更為平穩(wěn)、提高啟動力矩。所以，在中小型水泵站多采用繞線式電機以提高啟動性能。隨著啟動、變頻技術(shù)的不斷應(yīng)用，將鼠籠式電機與軟啟動或變頻技術(shù)相結(jié)合，可以有效改善電機的啟動性能，并節(jié)約能耗。

電機的啟動方式分為直接啟動、軟啟動、變頻啟動三種，變頻啟動較軟啟動來講成本較高。直接啟動速度快、設(shè)備簡單，但對電網(wǎng)沖擊較大，易使電路電流增大，造成電機發(fā)熱、能耗增加，尤其是在頻繁的啟動時。軟啟動可以進行一定程度的調(diào)節(jié)，使啟動較為平穩(wěn)，無明顯沖擊電流，并可自由地調(diào)整啟動電流消除啟動時的水錘效應(yīng)，適合負(fù)載電機的啟動。變頻啟動可以實現(xiàn)降壓啟動，在軟啟動的基礎(chǔ)上，還可以對電機實現(xiàn)調(diào)速運行。

3.配電裝置類型選擇

供水泵站的高壓配電裝置主要分為戶內(nèi)、戶外兩種類型。對于配電裝置規(guī)模較小的一般泵站應(yīng)優(yōu)先考慮戶外配電裝置，以最大程度地減少成本投入。戶內(nèi)的配電裝置一般選用成套的開關(guān)柜，此外對于工程投資較少的還可以選用低壓成套配電柜，其具有操作方便、占地面積小、穩(wěn)定性高、出線回路多、互換性強等特點，可以有效滿足電路配電工作。

三、結(jié)語

在供水泵站的電氣系統(tǒng)控制設(shè)計時，從節(jié)省投資、節(jié)約能源的角度，對電路系統(tǒng)進行不間斷的優(yōu)化是一項持續(xù)性的工作。這需要設(shè)計人員積極開展對于電氣控制的研究，并結(jié)合當(dāng)今先進的電氣控制技術(shù)，對舊有的電氣系統(tǒng)設(shè)計理念不斷改進，以達到降低能耗、減少成本的最終目的，便于供水泵站的長久發(fā)展。

參考文獻：

[1]谷明.城市雨水泵電氣自動化系統(tǒng)設(shè)計研究[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2018，26（16）：82.

[2]趙金盈.關(guān)于城市排水泵站中應(yīng)用電氣自動化控制簡述[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（04）：280-281.

作者簡介：王學(xué)林（1965-），男，漢族，山東陵縣人，本科，高級工程師，研究方向：電氣、供排水、機械工程。