泵站的自動化裝置常見故障以及處理辦法淺析

陳劍，嚴凱，高民望

（江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200）

在泵站的實際運行中，自動化控制系統(tǒng)能夠提高泵站機組的運行效率。沒有自動化控制系統(tǒng)，許多工作無法有效開展。所以，從根源上解決自動化故障，可以大大提高泵站的工作質(zhì)量和運行可靠性，充分發(fā)揮泵站的經(jīng)濟效益、社會效益。

1 泵站機組自動化設(shè)備常見故障

1.1 短路故障

泵站機組的自動化裝置屬于電氣設(shè)備，有真空斷路器和絕緣開關(guān)等防護設(shè)備，能有效保護泵站機組、相關(guān)電氣設(shè)備以及供電線路等。這設(shè)備放在泵站的自動裝置上，就如同電纜上的絕緣橡膠一般。一旦這些絕緣防護被破壞，自動化裝置會與電網(wǎng)的電氣設(shè)備發(fā)生似有似無地接觸，形成短暫的短路故障，導(dǎo)致電壓和電流數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動，當波動數(shù)據(jù)被自動化系統(tǒng)所接收，自動化系統(tǒng)就會作出跳閘保護動作。這類故障存在著一些偶然性，所以技術(shù)人員解決故障時，卻很難找到產(chǎn)生故障的原因。為了避免這種情況，最好的辦法是減少真空斷路器和絕緣開關(guān)的外部破損。定期對泵站的自動裝置進行絕緣開關(guān)的檢測，確保絕緣斷路器不會出現(xiàn)損壞。當出現(xiàn)外部損耗時，要及時替換泵站的自動裝置中的絕緣開關(guān)。雖然這項工作相當煩瑣，又會耗費巨大的人力物力財力，卻可以給泵站機組的工作帶來更多的安全性。

1.2 錯誤操作導(dǎo)致的故障

自動化系統(tǒng)誤操作的主要原因，一是由于采集的設(shè)備運行數(shù)據(jù)存在問題，致使泵站的運行人員錯誤地認為泵站的自動化設(shè)備出現(xiàn)故障，而后緊急閉合開關(guān)，從而影響泵站機組的正常運行。二是泵站的自動化控制設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)運行異常、故障提示，但是，泵站運行值班人員卻沒有及時關(guān)注，致使沒能及時操作設(shè)備開標，從而引發(fā)了安全事件。這兩種情況都會影響泵站自動化控制設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，甚至威脅到泵站工程的安全。

1.3 雷擊故障

雷擊在人們的日常生活中很普遍，然而，這樣普遍的自然現(xiàn)象卻對電氣設(shè)備有著不小的危害。泵站機組的自動監(jiān)控裝置，許多時候都會裸露在地面或者浸泡在雨水中，因為線路是帶電的，輸電線路的導(dǎo)電性能通常更高，一旦被電弧擊中，很有可能導(dǎo)致線路上的變壓設(shè)備爆炸起火，更可能引發(fā)連鎖的破壞導(dǎo)致泵站癱瘓。此類事故通常會帶來巨大的經(jīng)濟損失和人員傷害，應(yīng)及時采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

1.4 超溫故障

自動化控制設(shè)備在實際運行過程中，電壓、電流的突然上升會導(dǎo)致自動化模塊升溫并出現(xiàn)不可預(yù)料的損壞。同時，自動化控制設(shè)備在運行的過程中，過于頻繁地操作啟動、停止按鈕，也會導(dǎo)致總電流呈現(xiàn)無法控制的狀態(tài)，以至于影響自動化裝置運行的精確度。電氣自動化控制設(shè)備柜在實操運行中，由于疏于清掃導(dǎo)致透氣口被堵，或者內(nèi)部排氣扇電纜老化導(dǎo)致排氣扇不能正常工作，致使設(shè)備的散熱功能無法正常發(fā)揮，也會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)類似燒損等故障。自動化控制設(shè)備柜內(nèi)的排風扇功率雖小，但是，在關(guān)閉自動化控制設(shè)備柜門的時候，運行的排風扇可以在設(shè)備柜內(nèi)形成對流效果，可以很好的對柜內(nèi)自動化設(shè)備、線路等進行降溫。所以，對柜體攔污柵格、排風扇、自動化設(shè)備柜內(nèi)進行及時的清潔很有必要。

1.5 控制硬件本身故障

在自動控制系統(tǒng)工作的過程中，也會發(fā)生硬件本身損壞的問題，包括控制器模塊損壞、監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸中斷(線路斷裂和元器件損壞)、水溫、氣壓傳感器和轉(zhuǎn)速、計數(shù)傳感器損壞，造成設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)無法達到工作要求。所以，對關(guān)鍵性的監(jiān)測數(shù)據(jù)，要及時向有關(guān)單位匯報，并定期地對關(guān)鍵部位進行保養(yǎng)維修和試驗監(jiān)測，以防止上述故障的出現(xiàn)。

2 泵站機組自動化設(shè)備常見故障的解決措施

2.1 提高管理人員的專業(yè)技能

提升員工的技術(shù)技能，是解決泵站自動化控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題的一項行之有效的措施。如果技術(shù)工人能夠了解各種類型的問題，就能迅速地進行處理。員工是直接參加泵站機組運行和維修的，因此，他們的專業(yè)技能要高。以前的設(shè)備自動化水平較低，維修重點偏向于機械。隨著科技的發(fā)展，自動化設(shè)備使用的普及化和自動化設(shè)備的智能化，自動化設(shè)備維修對維修人員的要求也越來越高，不但要熟練地操作，還要全面掌握自動化設(shè)備知識，他們才能第一時間找到問題所在，然后，做出最合適的應(yīng)對。所以，技術(shù)工人在自動化維修中發(fā)揮著重大的作用。員工在工作后應(yīng)當更多地參與泵站機組地運行，了解泵站設(shè)備的基礎(chǔ)狀態(tài)，參與機組的維修全過程，才能為自動化控制設(shè)備的運行監(jiān)控發(fā)揮出最大的效益。在日常訓(xùn)練中，要注重對維修工人的技能和行業(yè)內(nèi)新技術(shù)、新經(jīng)驗的培訓(xùn)，多進行技術(shù)交流，提高實踐經(jīng)驗，并培養(yǎng)出一批優(yōu)秀的維修和管理人才。

2.2 選用合適的元器件

為了提高電氣自動化控制設(shè)備的可靠性，維修技術(shù)人員在選擇元器件時，應(yīng)當多方面考慮設(shè)備工作的環(huán)境。為了保證泵站機組的運行效率，工作人員要儲備備品備件。當電氣自動監(jiān)控設(shè)備出現(xiàn)故障時，施工人員可以盡快用備品件更換原來的損壞電氣元器件，以減少因自動化系統(tǒng)故障對泵站運行的影響，所以備品件很有可能在倉庫擺放幾年后才用得上。針對熱容量較大的元器件，工程技術(shù)人員要注意選用散熱特性較好的元器件。自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性也受空氣環(huán)境中的溫度、濕度控制，在低溫、高溫或高濕度、極其干燥條件下，自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性會變差，極易出現(xiàn)故障。泵站的工作環(huán)境常年濕度重、灰塵多、溫度高、振動大，所以，技術(shù)人員在選擇自動化控制設(shè)備元器件時，應(yīng)當在符合自動化系統(tǒng)要求的前提下，選擇質(zhì)量好、標準高、具有防水、防塵等功能的元器件。

2.3 減小外因影響

通過研究，我們發(fā)現(xiàn)高溫、高濕、灰塵、振動等因素嚴重影響自動化設(shè)備的使用壽命和運行精度。為了解決高溫、濕度造成的困擾，可以安裝空調(diào)、除濕機設(shè)備，通過做好保潔衛(wèi)生工作，可以解決灰塵的影響。因此，提高設(shè)備運行期間的潤滑效率減小振動成了亟需解決的課題。首先，要對泵站機組進行定期的機油更新，確保潤滑油在設(shè)備運行過程中真正有效地潤滑。因為高溫、灰塵、水汽等因素也會嚴重影響潤滑油的穩(wěn)定性，導(dǎo)致潤滑油的流失、失效，導(dǎo)致泵站機械設(shè)備系統(tǒng)出現(xiàn)摩擦振動。對設(shè)備運行產(chǎn)生很大的沖擊。從機械的角度來說，工作人員應(yīng)該按照泵站設(shè)備的不同，選擇合適的潤滑種類。市面上一些老式潤滑劑在應(yīng)對極端環(huán)境時未必能起到理想的效果。

2.4 及時對設(shè)備狀況進行監(jiān)控

要想保證泵站自動化設(shè)備安全地運行，就要加強監(jiān)控。當監(jiān)控設(shè)備發(fā)出高溫警報或者監(jiān)控數(shù)據(jù)超出規(guī)定數(shù)值時，應(yīng)當立即停止設(shè)備運行，并對設(shè)備進行檢查，而不是等設(shè)備損毀后再去處理。如果不能及時地發(fā)現(xiàn)和處理報警信息，就會有一系列后果出現(xiàn)，嚴重時會導(dǎo)致泵站機組出現(xiàn)安全事故，從而影響泵站的社會效益和經(jīng)濟效益造。為了避免出現(xiàn)不良后果，我們要嚴格遵守泵站運行規(guī)定，在設(shè)備運行過程中及時發(fā)現(xiàn)和解決隱患問題。

2.5 強化設(shè)備的維護

要減少設(shè)備的故障頻率，就要及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的安全隱患。從當前情況來分析，造成自動化設(shè)備故障的主要是因為維修方法的滯后。我國自動化系統(tǒng)發(fā)展較晚，而國內(nèi)不少泵站設(shè)計建成時間較早。這就造成了泵站在安裝自動化系統(tǒng)后，自動化設(shè)備運行環(huán)境相當惡劣。所以，我們要加強設(shè)備的日常維護、定期檢查，以便保證自動化設(shè)備在惡劣的環(huán)境中依然可以安全運行，從而更好地發(fā)揮泵站和機組的作用，從而大大提高調(diào)度和使用水資源的效率和精度，提升工程精細化管理水平，提高水資源調(diào)度優(yōu)化管理水平能力，提升區(qū)域泵站的聯(lián)合運營水平。

3 泵站機組自動化系統(tǒng)優(yōu)化分析

3.1 控制層一體化

高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)為泵站智能化的實現(xiàn)奠定了良好基礎(chǔ)。PLC控制柜除了監(jiān)控泵站的流量、水位和壓力等，還能對這些信息進行分析，然后將分析結(jié)果經(jīng)泵站局域網(wǎng)發(fā)送至上級管理中心。另外，現(xiàn)場控制柜也能夠即時接收來自各級管理部門的命令，能夠?qū)崿F(xiàn)以多泵站調(diào)度最優(yōu)為目的調(diào)度優(yōu)化。此外，在泵站自動化管理中，為了對泵站設(shè)備實現(xiàn)更有效的監(jiān)測，還能夠使用PLC監(jiān)測的方法，及時掌握泵站內(nèi)機械設(shè)備的運行狀況，如果超出了安全數(shù)據(jù)閥位，就會立即發(fā)出聲光預(yù)警，從而便于泵站的管理人員及時發(fā)現(xiàn)危險源，同時，還能夠整合泵站建設(shè)工作的各個環(huán)節(jié)，將信息收集、設(shè)備管理、遠程監(jiān)測、調(diào)配優(yōu)化、運營管理等方面進行一體化管理。在對泵站進行監(jiān)控管理時，要配備PLC所需的供電設(shè)備，同時，要為監(jiān)測設(shè)備提供后備電源，以保證監(jiān)控設(shè)備的正常運行。

3.2 監(jiān)督控制實時化

在對泵站自動監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)控時，應(yīng)充分考慮現(xiàn)有的泵站管理體系，并對角色和賬號進行劃分，進行實時監(jiān)督管理。泵站運行人員可以在自動監(jiān)控系統(tǒng)平臺實時查詢和存取監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息，泵站管理層則根據(jù)監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)信息發(fā)出更加科學(xué)的運行指令。為滿足水資源合理調(diào)配的需求，須在各泵站設(shè)置監(jiān)控數(shù)據(jù)庫方便泵站運行人員實時監(jiān)控泵站運行狀況，在外界泵站管理層設(shè)置高層權(quán)限賬號，并用專網(wǎng)連接，方便調(diào)控指令的傳達，實現(xiàn)水資源的共享和更大范圍內(nèi)的合理分配。未來將實現(xiàn)對泵站運行的實時監(jiān)控、實時巡檢、工程信息實時上送，并通過專門的水利信息網(wǎng)絡(luò)平臺進行數(shù)據(jù)信息多方共享，數(shù)據(jù)中心和泵站管理單位、運行決策單位之間以專線連接，泵站工程綜合展示、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、安全監(jiān)測、運行檢查、維修養(yǎng)護、考核管理等內(nèi)容將得到集成管理、專人維護。有助于管理人員更便捷、有效地了解全國各地水情、旱情和泵站的工作狀況，做到更合理的水資源調(diào)配。

3.3 自我診斷功能智能化

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水利行業(yè)對自動化系統(tǒng)的要求也逐步提高。未來泵站自動化系統(tǒng)除了最基礎(chǔ)的視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)監(jiān)測功能外，還應(yīng)不斷完善自我檢測功能，以實現(xiàn)故障診斷智能化，從而提高工程日常維護水平、降低檢修難度和維修成本。目前，我省正在水利行業(yè)中大規(guī)模推進精密監(jiān)測和數(shù)字孿生，多方會商、模糊計算、狀態(tài)檢測、多信息系統(tǒng)融合等最新的技術(shù)手段也已不斷運用到泵站管理領(lǐng)域。隨著各種新技術(shù)的引入，監(jiān)控系統(tǒng)故障診斷能力也將會得到進一步的提高，進而推動泵站管理向自動化和智能化方向更深層想次的發(fā)展，由單純的數(shù)據(jù)監(jiān)測、視頻控制向故障診斷、智能管理、專家會診等的更深層次應(yīng)用過渡。

4 結(jié)語

泵站自動化系統(tǒng)故障是當前國內(nèi)普遍存在的問題，它直接關(guān)系到整個行業(yè)未來的發(fā)展。自動化裝置得到了越來越多的使用，從而大大提高了機組的運行效能。這也必然要求泵站運行人員能夠熟練掌握和運用自動化監(jiān)控系統(tǒng)，加強對系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)，同時，在系統(tǒng)故障出現(xiàn)前及時發(fā)現(xiàn)并有效解決問題，提高自動化系統(tǒng)的運行質(zhì)量和效率。