泵站電氣自動化設計分析與思考

奚智清，杜曉康，陳珺煒

（上海城投原水有限公司黃浦江原水廠，上海 201114）

1 泵站電氣自動化設計的必要性

泵站是重要的市政配套設施，尤其是供水泵站，更是關系到城市居民的日常用水。在供不應求的時代背景中，國家實行“節能減排”的戰略方針，建設電氣自動化泵站，達到環保節能的目的。在計算機技術的快速發展下，泵站自動化技術有了一定的提高。

加強泵站自動化設計的研究，積累設計經驗，擴大泵站自動化的投資規模與設計范圍，能夠為日后標準、規范的泵站自動化設計提供參考資料。

2 泵站電氣自動化的設計原則

2.1 效益原則

自動化泵站建設需要將大量資金投入泵站電氣自動化設計、建設、改造和維護等環節中。但在泵站工程竣工驗收后，會因為其本身的工作特性和運行環境，大多數時間被閑置，泵站投入使用后的回收效益低于投入的資金價值，因此在泵站電氣自動化設計中，應注重發揮泵站工程的運行效益。

2.2 實事求是原則

在設計泵站電氣自動化工程之前，需要做好工程勘察和調研工作，根據當地的規劃與實際需求，進行泵站電氣自動化設計。設計工作要秉承“實事求是”的原則，保證泵站電氣自動化與實際相結合，根據不同的地理條件和投入資金力度，建設不同類型的泵站。按照泵站的自動化類型，通常將其分為采集型、部分自動化型和綜合自動化型。

2.3 可靠原則

泵站工程的質量是泵站電氣自動化建設的核心，在設計泵站工程方案時，需要對設計過程中的應用技術、設備、系統進行試驗和考量，保證設計工作中的各項指標正常，提高設計方案的精準度，保證泵站電氣自動化系統能夠良好運行。

3 泵站電氣自動化要實現的基本功能

3.1 數據采集與處理

泵站電氣設備具有自動控制、測量、保護、監視和通訊等功能，在泵站電氣自動化設計中使用電氣設備完成周期性的數據采集和整理。建設企業的操作人員能夠通過應用程序發布，命令電氣自動化系統采集泵站施工現場的各種實時數據，對于一些重要的數據，需要預處理并實時存儲。

3.2 安全運行與監視

泵站電氣自動化系統需要在主設備和輔助設備運行狀態下完成實時監視，保證系統設備的安全運行。泵站對系統的運行情況、停止情況、閘門啟閉情況和運行的各項參數進行實時顯示，方便工作人員掌握泵站的實際運行情況。

3.3 控制與調節

泵站電氣自動化系統由多個模塊組成，在設計泵站電氣自動化系統時，需要保證其控制功能滿足泵站機組啟動、停止、變電等操作規范規定的要求。

泵站機組的開關控制由一條指令完成，計算機自動檢測泵站機組的啟、停條件，當滿足啟動和停止條件時系統執行操作；自動檢測變電所開關的操作條件，按照預定的步驟進行分合閘；對泵站中的所有設備設置手動控制方式、自動控制方式、靜態試驗方式。

4 泵站的電氣自動化設計內容

4.1 科學定位設計方向

從以上對泵站電氣自動化的設計原則中我們可以了解到電氣自動化建設是一項系統性很強的工作，投入資金、技術、運行環境都會影響到設計方向的確定。設計人員需要綜合考慮各方面的因素，結合當地的實際情況和泵站電氣自動化的需求程度科學定位，設計出符合實際應用的自動化泵站。

4.2 選擇泵站電氣自動化的系統結構

4.2.1 監控主機+通訊協議設備

“監控主機+通訊協議設備”結構可以將指令下發給監控主機，用來調整和控制系統。這種結構對通訊協議的設備要求較低，設計人員應該重視監控主機的選擇，這是泵站自動化控制的關鍵。監控主機會影響指令的正常傳遞，進而影響自控系統的正常運行。

4.2.2 監控主機+PLC+通訊協議設備

泵站的電氣自動化系統按其單元構成可分為3個部分，分別是若干可編程控制器PLC、監控下層設備的通訊監控主機和通過以太網通訊的PLC。其中，PLC是控制節點，對于提高系統運行的可靠性起著一定的作用。但此系統結構也有一定的局限性，就是PLC與下層的通訊能力較弱，對通訊速度造成了阻礙。

4.2.3 監控主機+以太網通訊RTU

“監控主機+以太網通訊RTU”結構具有繼電保護和可編程序控制器的作用，能對開關量的輸入、輸出和模擬量的輸入、輸出起到保護效果。在泵站電氣自動化系統的結構中，以太網是監控主機進行通訊的主要媒介，能夠發揮泵站自動化控制的水平。不過選擇這種系統需要有大量的資金來支持。

4.3 明確泵站電氣自動化的設計思路

要想實現泵站電氣自動化系統的設計目標，不僅需要控制泵站中的開停設備，還需要加大對自動化系統的研究，實現對水位、流量的監控，電氣設備運行的保護和監控，事故和故障的預警，信息的采集與共享，無人值班等。泵站電氣自動化的設計思路有以下3點：①信息設計。以信息為導向，用泵站電氣自動化系統運行中采集到的信息數據作為水利系統信息化管理的基點，為水利信息系統提供準確的動態數據。②典型設計。在泵站電氣自動化的設計中，如果沒有相應的標準和規范，那么這時典型設計就具有標識性的作用，通過典型設計確定下來的設計方案可以為同類型的泵站建設提供參考依據。③模塊化典型設計。不同地區對泵站類型的需求不同，不同的泵站類型對自動化系統的要求不一，泵站之間存在著機組臺數和形式的區別，需要在典型設計的基礎上設計若干模塊，將數個基本模塊通過積木式疊加組合成整個泵站電氣自動化系統，根據不同泵站的建設要求將其應用到泵站的電氣自動化設計中。

5 結束語

在當前形勢下，總結泵站電氣自動化設計的思路，根據泵站電氣自動化系統中主要設備和輔助設備的結構形式與運行質量，為泵站電氣自動化設計提供了一定的參考價值。將各種現代化技術與設備運用到泵站自動化設計中，能夠加快我國泵站電氣自動化的建設，實現無人值守和自動操作的建設目標，從而降低人力成本，提高工作效率。

［1］孫博群.泵站電氣自動化設計分析與思考［J］.科技展望，2016（36）：89.

［2］韋長湘.試論泵站電氣自動化設計與應用［J］.房地產導刊，2015（8）：216.