泵站電氣自動化的必要性和設計思路

謝作政

[摘 要]泵站系統之中包括泵房建筑、出水系統以及排水系統。在現代市政工程出現普遍的規模擴大的情況時，泵站的功能也有所增加，在原來的基礎性的提供壓力的基礎上，泵站也被增設了一些電氣功能，因此別安裝到泵站之中電氣設備的數量激增，除了泵、電機以及油箱這三種基礎設備之外，還有一些輔助型電氣設備，包括排水設備、充分水杯以及壓縮空氣設備等。為了調配并使用各類泵站設備，技術人員應用將電氣自動化的水平提供，本文主要介紹電氣自動化設計的價值以及設計方法。

[關鍵詞]泵站；電氣自動化；必要性；設計思路

中圖分類號：TP309 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）21-0396-01

在市政建設工程系統之中，泵站是重點建設內容之一，排水型泵站對于城市的防澇排水工作存在重要的應用意義。在應用泵站進行排水任務時，可以了解到泵站內設各種類型的現代電氣設備的重要性，基于泵站電氣設備的管理條件，很多泵站的管理者都應用自動化的電氣系統來實現對所有電氣設備的常規管理，雖然還沒有建設出完善的無人泵站管理模式，但是相較過去的混亂泵站管理情況，其進步也是極為明顯的，本文對泵站專用的電氣自動化管理系統的相關設計工作進行研究。

1 泵站應用需求分析

泵站電氣設備的自動控制、測量、保護、監視、通訊方面。其內容包括：泵站高壓送、變電系統；泵站0.4kV配電系統；泵站直流系統；主機勵磁系統；電機的綜合保護系統。

泵站及重要輔機系統的自動控制、測量、保護、監視、通訊方面。其內容包括：為主機配套的油系統的控制（例如：水泵葉片調節壓力油系統、快速閘門液（油）壓操作系統、潤滑油系統、齒輪箱冷卻油系統等）；為主機配套的氣系統的控制（為真空破壞閥（虹吸式泵站）所配的低壓氣系統、為水泵葉片調節配套的壓力油及其它氣動工具用的中壓儲能氣系統）；泵站水系統（為主機組配套的冷卻水系統、泵站排水系統和消防用水系統等）。

各種非電量的自動測量、監視、通訊方面。其內容如下：水工安全方面的位移、沉降、揚壓力、應力等各種監測；水文、水位、水情、水量、水質等各種監測；各種溫度、濕度的監測；絕緣監測；各閘門開度、荷重等監測。

全站的視頻監視系統及視頻信息上傳。根據以上納入自動化系統的各項需求，將其進行分類、集成。按照流程框圖要求設計自動化監控系統，使系統具備以下功能：控制、保護與調節功能；數據采集與處理功能；設備運行在線監視功能；事故預告與報警功能；數據遠傳與系統管理功能。

2 電氣自動化技術引進的必要性

隨著計算機技術的迅速發展和成熟，泵站自動化技術獲得了一定的發展。但是縱觀全國各地泵站自動化實施現狀仍存在不少問題。由于自動化及信息化技術發展迅速，而相關設計院的自動化設計力量往往配備不足，近年來泵站工程的前期設計方案通常由開發商和設計院共同完成。而開發商又沒有可供參考的標準規范，對泵站自動化的真正需求了解不深，致使設計的泵站自動化系統和現實需要脫節。需求分析缺乏深度泵站自動化屬于工業自動化范疇。與小型水電站自動化比較相近，但也有其自身的特點。I/O點的配置、參數的設置。檢測控制的重點對象應緊密結合泵站運行管理實際需要來確定。不少開發商將泵站開停機操作理解為泵站自動化，結果用大量的配置將泵站的柜前操作移至計算機屏幕前的鼠標操作。

在對大型城市泵站以及中性泵站進行控制時，自動化控制工作更為，基于泵站的內部規模特點，水泵裝置的結構、泵站電機的容量以及輔助設備均有多種類別，不同的裝置提出的自動化管控需求也不同，管理人員在進行自動化投資工作的時候，也需要針對具體情況來調整投資檔次，在根據電氣應用的物質條件來完成經典設計的工作任務，避免不同部位的電氣設備在自動化的管控系統之中出現沖突性問題。

泵站自動化是一門綜合了泵站技術、計算機技術、網絡通信技術和控制技術等多學科的高科技新生事物但由于泵站自動化起步較晚，積累的經驗不多又沒有相應的標準和規范。泵站自動化的投資規模、設備的檔次和范圍、監測控制對象、速度和精度軟件的配置、功能設置、數據庫定義、與信息化系統的接口標準、協議、與智能設備的接口等都迫切需要一個典型的參考或相對統一的規定。在暫時沒有標準規范的情況下組織進行泵站自動化典型設計是十分必要的。

3 設計思路分析

3.1 電氣信息管控系統設計分析

管理泵站的工作之中需要獲得相關信息的全面支持，水利信息化的變動傾向給泵站信息提供工作創造了合理的開設條件，借由信息化的自動管理方式可以對泵站電氣系統之中的關鍵的電氣信息開展深度挖掘，同時還能獲取更多的動態性信息，這種信息獲取優勢也是經典設計方法獨有的，獲取泵站信息之后，技術人員可以將其添加到泵站管理數據庫之中，為日后的泵站管理工作提供數據支持。

3.2 標準化設計工作分析

電氣設計者可以依照標準化的設計理念開展電氣系統的設計工作，很多城市在給泵站提供自動型的電氣控制體系時，并沒有遵守可靠的電氣設計規范，因此在應用這種系統時，經常會存在混亂的低效率管理情況，應用典型化的電氣設計方法可以幫助處理掉這種規范化卻是的設計問題，在對泵站之中的同步型電動機進行管理時，需要將多個溫度傳感器安裝在設備上，對電機的溫度進行測定，在測定溫度的同時，還要將電量精準地檢測出來，檢測電量數據時需要應用電量傳感器這種電氣和設備，同時多功能型電表也是不可缺失的，同時應用這幾種電氣裝置才能保障整個電氣管理系統以安全的方式開展自動化運轉活動。

3.3 模塊化設計工作分析

雖然大中型泵站類型不多，變化不大，但各個泵站還是存在機組臺數和形式的區別。典型設計可以設計出若干個模塊應用到所有泵站之中。整個泵站綜合自動化系統就是由數個基本模塊通過積木式疊加組合而成。

泵站綜合自動化的基本模塊可分為泵站監控層及網絡模塊、水力監測模塊、泵站機組LCU模塊、泵站輔機LCU模塊、微機勵磁模塊、泵站公用LCU模塊。泵站清污機LCU模塊、泵站防洪閘（節制閘）LCU模塊、泵站工程安全自動監測模塊、視頻監控模塊辦公管理模塊等。模塊化設計是將泵站自動化作為一個產品整體考慮。同時又使之具有較大的靈活性。可以適用于同類型的所有泵站。可以避免因缺乏標準而盲目追求高投入和高配置以及設計功能不全的問題。如機組LCU模塊就是―個內部不可分割的模塊。內部的PLC傳感器、電源、T/O接口端子、繼電器等都是確定的，端口也是確定的。每個模塊都包括確定的硬件配置。軟件配置和功能配置。

4 結束語

現代城市應用的泵站逐漸朝著全面完善化的方向發展，在開發泵站建設技術的同時，技術人員也不能忽略泵站的管理工作。泵站中的每一種電氣設備都存在獨特的應用價值，而其運行時間與運行方式均存在極大的差異，僅憑管理人員是無法實現對泵站的全面管理的，而電氣自動化系統在泵站管理環節體現著諸多的優勢，在設計電氣控制系統時，需要強化控制流程圖的設計，對整體控制流程圖的不合理之處加以改進，使其自動化運行方式更為科學合理。自動控制泵站運行的研究仍舊存在不足，控制力度與控制方式還可被繼續改進。

參考文獻

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