1、1对泵站电气自动化的探讨摘要：排水泵站作为市政建设和管理工程的主要设施，担负着城市排水防涝的重要任务。目前国内大部分的泵站的控制和管理还处于相当落后的状况，与国外相比具有很大的差异，所以必须对现有泵站电气自动化提出更高要求。本文阐述了泵站电气自动化设计的必要性，并指出了目前我国各泵站电气自动化的可行设计思路。 关键词：泵站；电气自动化；设计思路；PLC Abstract: the drainage pumping station as municipal construction and management of the engineering major facilities, assum
2、ing the downstream reaches urban drainage the important task. At present domestic most of the pump station control and management is still in a very backward situation, compared with foreign countries is a large difference, so to the existing pump station electrical automation must be put forward hi
3、gher requirement. This paper expounds the necessity of pump station electrical automation design, and points out that at present our country each pump station of electrical automation feasible design ideas. Keywords: pump station; Electrical automation; Design train of thought; PLC 2中图分类号：F407.6 文献标
4、识码：A 文章编号： 引言 排水泵站(简称泵站)作为市政建设和管理工程的主要设施，担负着城市排水防涝的重要任务。从目前国内大部分的泵站控制和管理来看还是处于相当落后的状况，与国外相比具有很大的差异。在电气控制上，自动化监控程度低，大部分的泵站仅有单级的常规控制。在管理水平上，大部分泵站的管理记录和统计都是手工操作，泵站控制和管理没有形成区域化的网络，所以必须对现有泵站电气自动化提出更高的要求。向国外无人化泵站监控管理发展，以达到减员增效和提高管理水平的目的。 一、实现泵站电气自动化设计的必要性 通过专家分析研究得出，目前我国所建的绝大部分泵站其电气自动化方面问题严重，主要表现在计算机技术不能广
5、泛地应用到实践中来，技术信息跟不上现代科学的发展。虽然随着计算机科学技术的成熟，泵站的电气自动化技术成为可能。但是泵站管理技术落后，加上后期管理设施改造经费不足，投资匮乏，淘汰的管理设施得不到及时的更新，另外各地区的泵站自动化实施现状仍然存在很多的问题。泵站设备老化，七十年代左右兴建的泵站，到现在已经运行了三十年以上。主机老化和设备绝缘性下降，给泵站的安全和经济带来巨大的隐患。致使泵站自动化系统的设计和实际需要产生脱节。泵站自动化系统是随着计算机技术、网络技术以及监测综合操控技术发展起来的应用技术，但是，由于泵站3自动化起步较晚，同时积累的经验不够，还缺少相应的标准和规范。泵站自动化的投资、
6、监测控制对象、精度软件的配置、功能设置、数据库定义、以及信息化系统的接 口标准等都迫切需要一个相对统一的典型的参考规范。因此，对泵站进行泵站自动化设计是十分必要的。具体做法要根据泵站电机的容量、水泵的结构形式、以及辅机配置等分成多种类别或不同等级进行设计。 二、泵站对电气自动化的需求分析 泵站对电气自动化的需求主要体现在以下几个方面： 1、泵站电气设备的自动控制、测量、保护、监视、通讯方面。其内容包括：泵站高压送、变电系统；泵站 04kV 配电系统；泵站直流系统；主机励磁系统；电机的综合保护系统。 2、泵站及重要辅机系统的自动控制、测量、保护、监视、通讯方面。其内容包括：为主机配套的油系统的控
7、制(例如：水泵叶片调节压力油系统、快速闸门液(油)压操作系统、润滑油系统、齿轮箱冷却油系统等)；为主机配套的气系统的控制(为真空破坏阀(虹吸式泵站)所配的低压气系统、为水泵叶片调节配套的压力油及其它气动工具用的中压储能气系统)；泵站水系统(为主机组配套的冷却水系统、泵站排水系统和消防用水系统等)。 3、各种非电量的自动测量、监视、通讯方面。其内容如下：水工安全方面的位移、沉降、扬压力、应力等各种监测；水文、水位、水情、水量、水质等各种监测；各种温度、湿度的监测；绝缘监测；各闸门开度、荷重等监测。 44、泵站内、外部的通讯网络、办公自动化、保安消防系统。 5、全站的视频监视系统及视频信息上传。根
8、据以上纳入自动化系统的各项需求，将其进行分类、集成。按照流程框图要求设计自动化监控系统，使系统具备以下功能：控制、保护与调节功能；数据采集与处理功能；设备运行在线监视功能；事故预告与报警功能；数据远传与系统管理功能。 三、泵站电气自动化主要设备的选择 1、电压等级的确定 泵站电气设备的自动控制、测量、保护、监视、通讯方面。其内容包括：泵站高压送、变电系统；泵站 0.4kv 配电系统；泵站直流系统；主机励磁系统；电机的综合保护系统。供电电压等级主要有有 35kV、10kV 及 04kV。其中 04kV 供电因电流大，线路损耗和用铜量显著增大，而 10kV 电压供电能显著降低损耗，又较 35kV
9、供电经济，宜优先选用。一般来说，为节约投资，当泵站附近有 10kV 或 35kV 线路经过时。宜通过 T 接的方式由系统取得电源，当附近没有线路或无法满足要求确需架设专线时，才考虑从附近变电站架设 10kV 专用线路。 2、主接线的确定 泵站主接线主要根据泵站的负荷性质及运行特点决定。因泵站负荷性质均为三级负荷且容量较小，高压电源侧一般采用简单经济的线路变压器组接线：当采用两台以上变压器运行时，也可采用单母线结线，选用的变压器的变比、阻抗电压和接线组别应相同并且容量相同或相近，同时，为避免变压器问因环流带来的损耗和负荷分配的不平衡5对变压器造成的影响，尽量不要将多台变压器并列运行。电动机电压侧
10、可采用单母线或单母线分段形式。当装机台数较多，考虑到运行的灵活性，电动机电压母线可采用单母线分段接线分别接多台电动机和其它受电设备。 3、泵站及重要辅机系统 泵站及重要辅机系统的自动控制、测量、保护、监视、通讯方面。其内容包括：为主机配套的油系统的控制；为主机配套的气系统的控制；泵站水系统。 4、各种非电量的自动测量、监视、通讯方面，其内容如下：水工安全方面的位移、沉降、扬压力、应力等各种监测；水文、水位、水情、水量、水质等各种监测；各种温度、湿度的监测；绝缘监测；各闸门开度、荷重等监测。 四、对泵站电气自动化设计思路的分析 根据需要，目前我国大型泵站自动化设计不单纯是机组简单的开机或停机自动
11、化，泵站自动化设计要根据实际生产管理需求来确定。例如，泵站的振动噪声控制、泵站空蚀监测的控制、泵站励磁调节的配置控制、泵站温度保护装置的控制、泵站水位流量的监测控制泵站辅机控制、 泵站附属配套设备的监测控制、 泵站无功及效率的控制、泵站视频监控、管理系统信息交换控制、故障和事故预警设备控制等等。 泵站自动化的设计主要思路包括以下几个方面： 1、信息设计 泵站信息作为泵站在运行过程中一种基础的主要信息节点。在通常6情况下， 其主要作用是挖掘和提取泵站的关键信息，从而为泵站信息化系统提供比较标准 的实时的动态数据。提高泵站效率，一个大型的泵站在实际情况下也只能够通过周密的部署和安排才能较好地对基础
12、信息数据进行采集。 2、规范化设计 泵站自动化需要充分实现规范化设计，应适应泵站的生产方式、设备条件、 技术状态和管理体制。吸收国内外先进的管理经验。因为目前规范化设计还没有相应的标准和规则，大家可以总结典型的设计思路，这样可以使典型设计起到了相对标准和规范化的作用，用来设计参考，促使泵站自动化具有了一定的规划性。 3、典型设计 目前我国的泵站大中型泵站占很小的比例，泵站的变化也很小，首要体现在机组的数量以及机组的排列上。分析典型泵站的设计，使其日益完善，将泵站设计出若干个模块并应用于其他泵站系统中，可以为泵站自动化基本模块设计成一个整体的模板。分析现有大型泵站的自动化技术的基本模块，同时开发
13、新的模块， 新的模块会在技术上和管理上出现一些新问题。必须认真研究、探讨。合理设计模块、模块数据流图、模块的总体结构、模块之间关系。自动化模块典型设计一般是将泵站自动化某一类设备作为一个整体体型去考虑，即不单纯考虑某一个量，而是为某一设备配备完备的保护和监控功能装置，用以完成特定的功能。具有较 大的灵活性能，还可以在运行过程中有效避免运行风险和安全事故的发生等问题。 7五、泵站电气自动化典型设计实例 典型设计泵站自动化不只是机组开停机自动化，还要根据实际需求来确定。以国内某水泵站为实例分析，其监控的控制系统为分布式，泵站的生产与管理人员需要做什么、想要泵站自动化代替人工做什么、哪些是重点必须做
14、的、哪些是非重点的都要认真分析。通过利用一种专用于工业控制的计算机可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）来实现对泵站的实时监控。 其中，PLC1 主要是负责取水、泵站的变配电系统设备及工艺设备的监控。PLC2 主要是自动监控轴流风机，同时与臭氧和氧气泄漏报警信号联动。PLC3 主要是负责配水井、进水格栅间、预臭氧接触池、机械混合配水井、pH 调节池、上向流炭吸附反应澄清池、滤池设备间等处的工艺设备的监控。PLC4 负责吸水井、清水池、配水泵房、变配电系统设备出厂水的工艺设备以及相关在线测量仪表的监控。PLC5 主要是根据水流量调节水泵的频率。 在
15、对实例分析研究的基础上，结合典型泵站、利用现场条件进行应用研究，在注重成果应用的同时，验证成果的正确性。 结束语 在泵站的实际运行中，泵站自动化典型设计与泵站自动化改造是利用现代科学技术武装泵站大幅度提高泵站现代化管理水平的重要举措。如何将泵站自动化工作做好，真正发挥现代科学技术的作用是摆在我们面前的个重要的现实问题。 参考文献 【1】赵勇.试论泵站电气自动化的设计思路【J】.陕西水利82011 年 02 期 【2】 陈志刚.浅谈中小型泵站电气设计的环保节能与经济性【J】. 湖南水利水电2010 年 02 期 【3】孙小红.关于泵站电气自动化设计思路的探讨【J】. 南水北调与水利科技201 年第 8 卷第 A02 期
