排澇泵站機(jī)電自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用

李容芬

(惠州市水電建筑工程有限公司，廣東 惠州516001)

1 需求分析

1.1 功能需求

機(jī)電自動(dòng)化的功能需求主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面:①基本功能，其中它主要包括數(shù)據(jù)采集、機(jī)組控制功能、報(bào)警功能以及報(bào)表等等。②高級(jí)功能，其中高級(jí)功能主要由以下幾個(gè)功能組成:應(yīng)急功能、遠(yuǎn)程維護(hù)功能、自動(dòng)調(diào)節(jié)功能以及運(yùn)行管理功能等等。③修飾性功能，它主要是由視覺效果、操作的方便程度以及人機(jī)交互的科學(xué)性組成的。

這3 類功能它們之間有著非常緊密的聯(lián)系，不是單獨(dú)存在的。此外，這三類功能它們會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，進(jìn)行層次轉(zhuǎn)換，這個(gè)過程是慢慢遞進(jìn)的［1］。可靠性需求雖然是泵站機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)最基本的性能，但在性能需求中適用性需求所占的比重也是非常大的。管理服務(wù)和泵站運(yùn)行的前提就是機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)，自動(dòng)化系統(tǒng)雖然只能適用于泵站一次設(shè)備狀況和管理模式，但是它所需要的條件卻是非常簡(jiǎn)單的。一套完整且優(yōu)秀的泵站機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)不僅僅要滿足泵站本身的要求，而且還需要具備一定的創(chuàng)新能力，這就需要對(duì)泵站的運(yùn)行和管理進(jìn)行改革，提高泵站的工作效率。為了達(dá)到節(jié)能的目的，泵站就需要選擇出正確的操控對(duì)象和工作方式。因此，泵站機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能一般都需要有以下幾個(gè)功能:判斷設(shè)備的使用狀況、記錄系統(tǒng)啟動(dòng)次數(shù)和運(yùn)行時(shí)間的數(shù)據(jù)，此外，還需要能對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且按照相應(yīng)的公式計(jì)算結(jié)果。

2 主要機(jī)電設(shè)備選擇

為了保證電器設(shè)備可以正常運(yùn)行，維護(hù)泵站的安全，就要使所選設(shè)備能夠及時(shí)檢測(cè)出故障電流，并且準(zhǔn)確地切斷。所以在機(jī)器正常工作運(yùn)行時(shí)必須允許設(shè)備的選擇在工作電流下進(jìn)行，同時(shí)還需要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)需要充分地利用系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下電路短路時(shí)的短路電流。一般設(shè)置中使用的S 變壓器是CB10 系列中帶鋁合金外殼的干式變壓器，這種變壓器的工作性能非常好。高壓開關(guān)柜使用的是KYN 開關(guān)柜，與普通的開關(guān)柜相比，它的優(yōu)勢(shì)顯著，除了占用的面積比較小之外，它的開端能力很強(qiáng);低壓配電柜使用的電柜結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，這種電柜就是抽屜式低壓配電柜，最突出的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是安全性強(qiáng);為了保證泵站的功率達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，增設(shè)無功補(bǔ)償柜。值得一提的是，由于中小型排澇泵站的額電電壓偏高，而它的實(shí)際容量沒有達(dá)到額電電壓的數(shù)值，為了增長(zhǎng)水泵和電機(jī)的使用時(shí)間，就需要采取一定的方式來減弱機(jī)械的之間的相互碰撞，因此，電動(dòng)機(jī)大部分采用的都是軟啟動(dòng)器起動(dòng)。其中，直接啟動(dòng)一般只是針對(duì)那些容量比較小的設(shè)備。為了讓泵站的正常運(yùn)作，高低壓電力電纜所采用的材料就比較特殊，因此，所采用的電纜就是優(yōu)點(diǎn)比較多的銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣護(hù)套電力電纜。

3 監(jiān)控、保護(hù)系統(tǒng)工作與控制技術(shù)

泵站綜合監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)的工作方式主要有2種:自動(dòng)和手動(dòng)。下面以排澇泵站(5 臺(tái)機(jī)組)為例對(duì)其保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)與控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

首先，開機(jī)臺(tái)數(shù)是要根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際情況來確定的，具體來說就是根據(jù)進(jìn)水池水位來確定。機(jī)組的控制主要是通過操作人員在中控臺(tái)按鈕或電機(jī)出線柜前操作。在確定哪些機(jī)組要啟動(dòng)之后，第一步是觀察它的開機(jī)狀態(tài)，其中觀察的內(nèi)容主要包括2個(gè)方面:①就冷卻水是否有指示;②就是機(jī)組出水管電動(dòng)蝶閥是否處于全開位置。在正常的情況下，這兩個(gè)均有相應(yīng)的燈光提醒。在繼電器通電之后，為了讓電容補(bǔ)償柜的斷路器打到“合閘”位置，就需要讓其與另外位置接通，這就需要使得選擇開關(guān)SAC處于手動(dòng)狀態(tài);最后一步就是合閘線圈Y3 得電吸合，斷路器合閘，此時(shí)只需要按下合閘按鈕HA 就可以了。但這一過程是受保護(hù)裝置監(jiān)督的，所以要相當(dāng)謹(jǐn)慎。這是由于在斷路器手車的合斷路器前其所處的位置必須符合相關(guān)的規(guī)定，同時(shí)保護(hù)系統(tǒng)還會(huì)對(duì)斷路器狀態(tài)、手車開關(guān)位置等做進(jìn)一步的檢測(cè)。只有當(dāng)一切的條件均滿足規(guī)定的要求時(shí)才能合閘。機(jī)組的停機(jī)操作的程序與啟動(dòng)程序相比較要簡(jiǎn)單一些，如果哪個(gè)機(jī)組需要停機(jī)，就只需要直接按下分閘按鈕TA，此時(shí)分閘線圈Y2 得電，斷路器分閘。此外還需要將斷路器手車搖回原位，其次就是讓SAC 選擇開關(guān)處于“停止”位置，最后就是讓電容補(bǔ)償柜的斷路器處于“分閘”位置，機(jī)組冷卻水電磁閥需要在幾分鐘過后才能關(guān)閉。

自動(dòng)工作方式的監(jiān)控、保護(hù)系統(tǒng)需要將SAC 選擇開關(guān)處于“自動(dòng)”位置。此外，機(jī)組的啟動(dòng)與停止主要是取決于池水位的高低。所以它要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的工作方式，就需要滿足下列2個(gè)要求:①它的開機(jī)必須要順利;②斷路器經(jīng)常性處于熱備用狀態(tài)。從圖1中得知，中間繼電器1 －6KM 是控制機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)或停止的。其中詳細(xì)的原理可以由下圖1 體現(xiàn)。

根據(jù)圖1 中可以得出，數(shù)字顯示控制儀1WX、2WX 主要是由6個(gè)水位控制器組成。按照泵站機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，有幾個(gè)水位是必須要設(shè)立的，比如停機(jī)水位。開機(jī)水位主要是指除停機(jī)水位外的其他部分的水位。在控制儀1WX 中相應(yīng)的幾個(gè)水位均設(shè)立了，1#機(jī)開機(jī)水位、2#機(jī)開機(jī)水位和停機(jī)水位等裝置都有。同樣的道理，控制儀2WX 也需要設(shè)置相應(yīng)的水位，3#機(jī)開機(jī)水位、4#機(jī)開機(jī)水位以及5#機(jī)開機(jī)水位。這6個(gè)水位的數(shù)據(jù)不能保持一致，合理的狀態(tài)是保持一定的水位差。對(duì)其工作原理，作出了一個(gè)歸納:等汛期的外江水位達(dá)到了關(guān)閘水位，就會(huì)有水流匯入前池，提高池水的高度。如果檢測(cè)到的水位達(dá)到1#機(jī)開機(jī)水位時(shí)，那么其控制儀1WX 的觸點(diǎn)1WX2 就會(huì)閉合，繼電器2KM 吸合，其常開觸點(diǎn)接通1#機(jī)組自動(dòng)合閘回路，其1#機(jī)組就會(huì)啟動(dòng)運(yùn)行。此時(shí)，其常閉觸點(diǎn)斷開2#機(jī)組將會(huì)自動(dòng)分閘回路，為2#機(jī)組的啟動(dòng)做好一切準(zhǔn)備。如果此時(shí)的水位繼續(xù)上升，當(dāng)檢測(cè)的水位達(dá)到2#機(jī)開機(jī)水位時(shí)，那么其控制儀1WX 的觸點(diǎn)1WX3 就會(huì)閉合，繼電器3 KM 吸合，其常開觸點(diǎn)接通2#機(jī)組自動(dòng)合閘回路，其2#機(jī)組就會(huì)啟動(dòng)運(yùn)行，此時(shí)，其常閉觸點(diǎn)斷開3#機(jī)組將會(huì)自動(dòng)分閘回路，為3#機(jī)組的啟動(dòng)做好一切準(zhǔn)備。這樣排水量會(huì)增加，降低前池的水位，機(jī)組就會(huì)有秩序地停止運(yùn)行。在正式被應(yīng)用之前，自動(dòng)方式工作必須通過各種實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步確保工作的安全。

圖1 自動(dòng)控制原理圖

［1］陳小雲(yún). 人工智能技術(shù)在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用探析［J］.通訊世界，2014(06):106 －107．