泵站自動化技術研究

熊建偉

摘 要：自動化技術已經廣泛的應用到泵站系統當中，成為泵站系統中不可缺少的一部分。經過十幾年的研究探索，現如今已經形成了一個比較穩定的系統，研究的方向已經轉向了如何提高泵站的運行效率和管理水平。泵站的自動化技術的成熟關系到水利工程的工作效率和發展，因此需要對泵站系統進行不斷的強化。本文主要從泵站自動化系統中的測量、控制、保護和遠程監督這四個方面進行分析研究，闡述泵站自動化系統的結構形式，討論了泵站自動化系統的技術要求。

關鍵詞：泵站設計;結構;自動化設計

中圖分類號：TV675 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）13-0039-02

在現在社會中，智能化設備的出現屢見不鮮。其中泵站自動化是最典型的代表，實現自動化的方案主要是通過計算機軟件進行控制硬件系統實現的，硬件的設計方案可按照泵站的具體要求及其運行特點決定。采用自動化技術進行控制具有更高的靈敏性與可靠性，相對傳統的人工操作其工作效率大大提高。但日益增加的生產需求對泵站自動化系統的技術提出了更嚴格的要求，不斷的進行完善，從而確保泵站系統能夠高效的進行運行，確保工作的安全性和可靠性。

1 泵站自動化系統功能的要求

1.1 泵站自動化系統中監督測量功能的要求

為保證自動化設備在運行過程中的穩定性，需要對設備運行的相關參數進行不間斷的監測，超出正常工作范圍時進行預警處理等，這對于整個系統的運行是至關重要的;另一方面，為方便人工在計算機上對該過程的處理與預計，需要該反應過程中參數的處理與分析，結合事故發生可能性的因素，分析今后一段時間內可能發生的問題并及時做出相應的調整方案。

泵站的變電所在運行過程中需要監測的參數信號主要有主變壓器高低壓兩側的電壓幅值以及電流大小、該電流主要為三相值、有功功率、裝置的無功補償大小和機器輸送電壓頻率值;反應變電所運行狀態的隔離開關、斷路器和操控開關的位置信號。

泵站每臺機組應當測量的信號主要有進線的三相電壓、三相電流、功率因數，定子、水泵導軸瓦、上油缸以及下油缸的溫度和轉速等。

泵站應該測量的非電量信號主要有各機組冷卻液體的壓力、絕緣介質（大多數為油）的絕緣性能與其對管壁的壓力、設備運行空間內部的空氣壓強與溫度等，還需要測量上下游水位、集水井水位、前水池水位、泵站輔機設置的工作狀態等等。

1.2 泵站系統中控制功能的要求

使用自動化控制的裝置最基本的要求是：滿足運行過程中的安全需求與運行過程中的規范要求。每進行一步操作均需要計算機發出對應的指令。如進行對隔離開關進行開合指令以此來控制設備的每一步運行過程。當出現故障時，繼電保護裝置可自動進行操作，將故障環節或設備隔離開來，避免對整體造成更大的影響。

系統自動控制的內容有對變電所控制的相關變壓器（開啟，關閉等基本操作）以及保護裝置的監測與運行（繼電保護為主），主機機組的啟動和停止的操作控制，排水泵、油系統等的控制，水泵葉片角度調節的控制。

1.3 泵站系統中保護功能的要求

計算機保護系統的保護對象主要有變電所的主變壓器、所用變壓器、站用變壓器和每臺機組的電機。泵站計算機系統的保護功能應當滿足有關泵站機組和變電所保護規范規定的要求。電氣保護內容的設置需要根據被保護的對象的不同來設置。

計算機保護系統的保護內容有主變壓器的電氣保護、高壓側在發生短路時的短路電流保護，用戶側發生故障或街入負荷太大時出現的過負荷保護。所用變壓器和站用變壓器應當設置速斷保護、三相過負荷保護等。機組還需要根據需要設置機組過速、軸承溫度過高等事故和故障的保護。

1.4 泵站系統中遠程監控管理的要求

泵站的遠程監控管理功能借助了網絡技術，可以方便的實時的進行遠程監控，還可以實現遠程視頻監控。結合現在的通訊手段與技術可真正做到遠程監視、遠程控制、遠程故障的診斷分析以及遠程管理修復等操作，不僅可以提高泵站的工作效率和工作水平，提高泵站的維護水平和實現無人值守，還能夠實現人力資源的優化配置。基于互聯網技術，遠程監控管理的工作人員可以實時的進行多個子系統的操控，可以服務于多個單位內部的若干個崗位。因此當泵站的系統發生故障時，可以利用互聯網集結全世界的專家進行診斷，方便快捷。

遠程調試主要適用于新建泵站的機組試運行。調試的過程主要是根據被調試的對象所作出的反應來決定下一步的工作。遠程操作人員可以在手機中接收泵站在運行過程中的相關參數與狀態分析，根據企業的實際要求可在手機APP中做出相應程序調節，經過通訊手段將該內容反饋回計算機中。即通過反饋狀況或參數來發布調試的命令，修改工作參數。對操作的過程進行實施的記錄，將所有的數據進行儲存和上傳，有專家對本次調試的數據進行分析和研究，決定調節的具體方案，使系統能夠達到最高效率的工作狀態。

遠程功能是通過網絡，進行遠程修改的一種控制算法。在現在的自動化設備中應用尤為方便，其中涉及到的主要技術指標為信息通信技術。對泵站的遠程控制主要采用的是優化控制模型。主要是在投入使用一段時間后，可對現有的控制方案進行優化改進。

遠程故障診斷是自動化運行過程中最突出的特點，簡單來說它是當泵站系統出現故障問題時，可自動進行數據處理分析并提出解決方案的環節，也稱為是專家系統。

2 泵站自動化系統的結構形式

目前泵站自動化系統主要采取的型號是DCS，即集散控制系統。該系統的特征是采用其中控制，下發至各個子系統中進行分別執行控制。就是將整個系統進行一一劃分，不同的操作環節與部分劃分給若干個子系統，通過子系統的計算機來進行控制和管理，子系統之間可進行信息的交流。

圖1所示的監控系統采用分級管理，第一級只要完成對變電站運行過程中各設備的傳感器示數的采集，并在出現故障時可發布最高級的程序指令進行各設備的調節。同時作為信息傳遞的中樞環節，可實現各設備之間的相互聯系，可同員工的手機APP進行無線通訊，做到信息的相互交流，可以更好的進行協調工作。第二級是監控級，價格第二級設置在了泵站的控制室內，可以完成現場的檢測和控制的管理工作。可以設置控制臺對第一級現場的數據進行采集整理分析和存儲。第三級是泵站管理級，是泵站單位的計算機網絡。它用于接受第二級傳遞來的對第一級的信息的收集和數據的分析等，便于管理人員能夠實時的觀測系統的運行狀態，可以隨時的對泵站的管理單位所有事物進行管理。還可以通過互聯網向上一級的管理部門發送數據或者接受命令和指示。

隨著技術的發展，DCS已經成為了一種普遍使用的系統模式，DCS是從過程控制工業發展起來的，是大系統的概念產品。除卻DCS系統之外，還存在以PLC為采集控制站的集散控制系統和以工業控制計算機作為采集控制站的集散控制系統。

3 泵站自動化技術要求

3.1 硬件技術要求

泵站自動化系統的硬件要求十分嚴格，應該選擇成熟的可靠的工業產品設備，具備良好的可維護性、可擴展性，可以進行硬件故障的自診和自恢復的硬件電路。采用模板式結構，用戶可以根據自身的需求進行功能的增加或者減少。

3.2 遠程監控系統的技術要求

泵站的遠程監控系統不僅要考慮到原有的網絡技術和控制技術的特點，還應當考慮到系統出現的新特征。網絡數據庫不僅是動態的、實時的，還需要具有較高的編程效率和較好的兼容性。

3.3 軟件技術要求

泵站的自動化系統軟件主要包括系統軟件、支持軟件和應用軟件。這些軟件的選擇都應該使成熟可靠的，能夠采用多任務實施控制的系統。軟件系統應當具備自診斷功能，及時的發現自身的故障所在，并顯示出故障所在的位置。還應當具備故障自恢復能力，當出現失控等狀況時可以通過自我恢復的功能恢復正常的狀態。應用軟件應當采取模塊化式結構，便于后期進行功能的擴充和修改操作等流程。軟件系統還需要提供可以進行泵站運行報表制作和幫助用戶自定義控制算法編制的工具。

4 結語

總而言之，泵站擔負著灌溉、排澇、航運補水、城市供水等多方面的任務，因此需要十分注重泵站系統的完整性和運行的高效率，提升泵站自動化技術的建設和實施，實現泵站運行管理自動化和信息化，從而一步步提高泵站的運行維護水平，合理的對人力資源進行配置和優化，對泵站的運行管理模式的改變起著重要的作用。泵站自動化系統能夠為流域內的水資源進行優化的調度，充分合理的發揮水利工程的綜合效益，為社會的發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1] 陳應津.淺析我國泵站自動化技術運用現狀[J].科技經濟導刊，2016（11）：67+55.

[2] 謝波.我國泵站自動化設備運行現狀及建議[J].中國水能及電氣化，2009（Z1）：78-80.

[3] 劉衛東.泵站自動化監控系統的設計[J].現代農業科技，2016（16）：162-163.

[4] 郭冠峰，馬華明.泵站電氣自動化的必要性和設計思路[J].黑龍江科技信息，2015（35）：34.

[5] 楊慶九.泵站自動化技術的發展趨勢分析[J].中國高新技術企業，2015（12）：78-79.

[6] 王文達.淺談我國泵站的自動化發展現狀與趨勢[J].科技創新與應用，2013（21）：299.