泵站機電自動化控制技術有效運用研究

馬新涌

（山東省調水工程運行維護中心棘洪灘水庫管理站，山東 青島 266109）

水利工程建設中機電設備自動化技術運用的范圍越來越廣，特別是在一些重大工程中，機電設備的應用正在向專業化方向轉變。以泵站機電自動化控制技術為例，該技術不僅能夠保護泵站機電設備，而且還能夠對設備有效控制，提高設備利用率，確保泵站的穩定運行。

1 泵站機電自動化控制技術的重要性和原則

1.1 重要性

1.1.1 提高泵站運行效率

當前，機電自動化控制技術的作用主要體現在設備效率和質量上，如果機電自動化控制技術水平越高，那么設備的運行效率也會越高[1]。此外，機電自動化控制技術還能夠對各類信息技術加以控制，根據實際需求來工作。而且自動化控制技術下的設備自身也具有很好的靈敏性，針對在運行中出現的誤差也能夠加以控制。泵站運用機電自動化控制技術能夠很好地保護泵站設備，確保泵站設備運行的精準性，提高工作人員的工作效率，為泵站的穩定運行打下基礎。

1.1.2 提高運行安全

機電自動化控制技術是按照相應指令來嚴格運行的，那么就不會受到以往傳統形式下因為工作人員自身失誤而造成的機電設備運行問題，在這種情況下的機電自動化技術水平非常高[2]。此外，機電自動化設備都會為其配備備用電源，即使發生斷電問題，也能夠及時啟動，保證泵站的運行，減少因為突然斷電而出現的問題。機電自動化控制技術還有自我監控、診斷等功能，這些都是保證泵站運行的基礎。

1.2 原則

1.2.1 合理性原則

泵站機電設備在使用上，是按照進水流量來提升，那么自動化控制技術的運用，就能夠在確保水壓穩定的基礎上，減少資源浪費問題[3]。自動化控制技術能夠實現自我控制，不僅相關數據滿足要求，而且還能夠對設備進行檢測。因此，自動化控制技術運用后，就能夠結合泵站機電的自身情況來制定相應測點和具體位置。

1.2.2 實效性原則

在正常情況下，提高泵站自控系統會包括變配電子系統、水質監測等等，在這其中每一個系統都有著相應獨立系統，或者是自身會具有自我關閉系統。但是，這種情況在控制上會增加難度，而使用自動化控制技術就能夠實現各子系統之間的聯動，有效提升控制水平，一旦在這其中出現問題，能夠在第一時間進行有效處理。

2 泵站機電自動化控制技術現狀

泵站主要就是為了能夠提供動力，是由相關電力設備、水電機組等組成。在泵站中運用機電自動化控制技術最早出現于20世紀80年代，結合實際情況來改善泵站設備的運行情況，推動泵站設備向自動化方向發展。在我國相關政策支持下，將先進機電控制技術運用于泵站中，更好地提升泵站機電自動化控制技術水平，讓泵站能夠更加穩定運行，改善以往的泵站運行情況[4]。但是，從當前實際泵站運行中能夠看出，機械強度和生產效率方面還有著一定問題，需要不斷進行研究，提高泵站的機電自動化控制水平。

在當前泵站機電自動化控制技術中，主要是替代以往人力操作的問題，將泵站中所存在的設備通過自動化的方法進行控制，并且通過這樣的方法還能夠降低勞動強度。目前，泵站使用這種技術在需求上可以從以下幾個方面分析：1）基本功能。這種功能就是利用技術，以此來采集相關數據或者是控制功能。2）高級功能。主要是實現遠程監控、控制等[5]。3）修飾性功能。這種功能可以通過相應感知和自動化控制技術，以此來實現人員和設備的交互。以上3種功能都需要具備，并且在信息技術的幫助下來實現內部轉化。不僅要滿足泵站需求，還要保證泵站設備在穩定運行情況下，充分運用高新技術來滿足泵站機電自動化控制技術的有效應用。

3 泵站機電自動化控制技術運用優勢和途徑

3.1 優勢

自動化控制技術能夠很大程度上替代人工操作，實現各生產環節的有效銜接，提高生產效率，保證生產質量。將機電自動化控制技術運用于泵站中，就能夠提高泵站的工作進度，因為能夠及時讀取相關數據和信息，自動化進行機械的操作，自身具備較高專業性和準確度，在這種情況下就能夠確保泵站的運行且不會受到設備或者是機械的影響，能夠按照提前編制好的技術來進行準確操作，有效地提升運行高度，減少人力勞動強度，也不會受人為主觀因素影響，能夠更好確保運行精準度[6]。通過檢測和自動預警裝置，能夠很好控制設備中的各類風險并實現自我調控，減少設備在運行中容易出現的問題，更好地延長設備的使用壽命，保證設備安全。此外，在泵站運用這種技術還能夠降低設備在后續維護中的工作量，也能夠減少工作所需要消耗的費用。從一定程度上來講，因為這項技術的功能較全，應用的范圍較廣，不僅能夠節約人力、物力等，還能夠減少在泵站中的人員，做到節約資源的目的，這也是當前泵站不斷發展的重要方法。

3.2 途徑

從當前泵站所應用的自動化控制技術中能夠看出，具有復合性的特點，主要是運用信息整理、計算機程序等等學科，并且隨著社會不斷發展也在積極更新[7]。特別是在當前人工智能水平不斷提高的今天，推動這項技術向自動化、智能化方向發展，在具體應用上能夠突出表現更好的性能和更高的速度，這也是這項技術得以開發和具體應用的重要趨勢。此外，這項技術還可以結合網絡技術來實現遠程控制，設置自動化控制終端，利用網絡來實現遠程控制。與此同時，在泵站中應用自動化控制技術實現自動操作的基礎上，還能夠推動人力與機器共同協作。受到人們對于環境保護要求越來越高的影響，也需要在泵站中應用綠色環保設備和運行程序實現泵站運行的生態化、綠色化，更好地提升這項技術的作用。

4 泵站機電自動化控制技術應用

4.1 機組安裝應用

在開始施工前，要做好相關準備工作。首先，要先閱讀和了解機電設備的相關資料、安全流程等等。其次，根據泵站的具體情況來制定一套適合的安裝方案。在安裝的時候，應該先安裝底座，技術人員必須要全方位地檢查安裝范圍，并根據圖紙內容來對照需要明確安裝的地方，保證所安裝的位置和設計位置相吻合，確保底座的順利安裝。在安裝過程中可以使用千斤頂等工具來保證底座位置的準確。再次，在安裝工程中需要及時地安裝配套設備，比如彎管、水泵座等。在安裝時也要確認設備的尺寸，要保證和設計圖紙相同。將導葉體和泵座按照要求組裝。最后，需要完成機座和電動機的安裝。技術人員要先檢查所需要安裝電動機的相關配件，再安裝，確保安裝的正確。

4.2 信息處理技術應用

自動化控制技術中的信息處理技術主要是針對泵站設備各類數據、運行情況加以分析，并將最終結果進行儲存。在應用信息處理技術過程中，先控制流量。泵站的流量是在一定時間內排除的水量。那么信息處理技術在應用過程中能夠對其自動計算，在排水量達到預定值后，就能夠及時控制，不達到預定值后，又會自動流出。與此同時，信息處理技術還能夠控制泵站水的高度，整理、計算高度，作出相應決策，以此來更好控制泵站的各類設備。

4.3 檢測和傳感器技術應用

泵站設備在運行過程中，偶爾會出現問題，那么檢測和傳感器技術就能及時地監控設備，在出現問題的時候，采取相應解決措施，確保泵站能夠正常工作。將檢測和傳感器技術進行合理應用，有效調節機電設備，并對機電設備進行遠程監控和應急自動控制。主要體現在以下幾個方面：1）在應用檢測和傳感器技術過程中，這項技術會及時監控在泵站中的每一個機械設備，通過對設備和周圍環境溫度、距離等進行檢測，更好地保證設備功能能夠有效發揮。2）在應用這種技術過程中，這項技術能夠根據檢測設備的對象進行分析，在分析過程中還能夠積極和信息處理技術加以配合，以此來實現對泵站設備的自動化控制。3）在檢測泵站過程中，計算進水和出水，是按照PID來對相應機組進行調節，通過這樣的方法來更好地實現對泵站設備運行的有效控制。

4.4 伺服驅動技術應用

在機電自動化控制技術中所具有的伺服驅動技術主要是指利用驅動裝置和相應的元件來對設備進行驅動，泵站中應用這種技術體現在以下幾個方面：1）工作人員利用伺服驅動技術來驅動泵站中的電力設備，將執行元件中的電路和控制系統進行連接，確保控制能夠統一調令。此外，利用機械接口來將機械和執行部分進行連接，這樣就能夠讓其執行相應的動作。2）伺服驅動技術在泵站中應用，能夠實現恒壓供水。通過對設備的有效控制和處理，合理地保證入水壓力能夠在規定范圍內，并且還能夠實時對壓力進行計算，將最終的結果上傳到操作系統中，以此來控制設備。在這個過程中，泵站的設備能夠實現自我變頻，這樣就能夠對泵站機組功率和臺數有效控制，不僅能夠減少問題，而且還能夠節約能源[8]。

5 泵站機電自動化控制技術的具體體現

5.1 系統結構

5.1.1 系統整體

泵站機電自動化控制系統主要是由主站控制和現場控制兩個部分所組成，這兩個部分的功能有所不同。主站控制單元主要是對泵站機組提供相應的配電設備，并且實現對相應設備的監控。現場控制是能夠利用相應技術來實現對泵站運行的實時監控，還能夠通過輸入和輸出接口來進行連接。此外，泵站綜合系統會利用雙網連接的方法，各系統和網絡并不會受到影響，能夠獨立操作，這樣就使得即使在運行中一部分出現問題，那么計算機也能夠正常運行。

5.1.2 自動化辦公系統

根據泵站自動系統的特點，相關部門會按照自己的工作內容來進行操作，及時地查詢在泵站中的數據，并通過局域網來打印相關文件，實現數據和信息的共享，進一步完成公文流轉。

5.1.3 信息發布系統

泵站綜合系統不僅僅是一個整體，而且還能夠分為不同的子系統，之間相互獨立又有著聯系。這一系統會分為動態和靜態兩個頁面，靜態會展示泵站的分布，動態則是收集和分析各系統的數據。與此同時，還會有服務器來為其提供支出，減少傳統文件的整理問題，讓數據更加準確。

5.1.4 監控圖像系統

圖像監控系統能夠保證圖像的清晰，還能夠實現遠程監控，備份相關資料。不僅能夠同步同時顯示，而且還能夠定點縮放，操作頁面簡單，更容易達到工作人員要求。

5.2 自動化運行步驟

泵站自動化控制系統是用戶提前設計參數，然后系統就會根據參數的條件來檢測設備情況，判斷設備是否正常運行。打開泵站自動化控制系統后，一旦設備達到停機的要求，那么各機組的設備都會依次關閉相應的設備。如果系統在運行過程中發現一些設備不能夠及時關閉，也會及時發出警報。

5.3 控制模式

泵站的自動化控制系統一般都會利用遙控來進行控制，操作人員能夠在上位機上手動操作相應設備。在自動化控制模式下系統會利用半自動或者是全自動的運行模式，根據操作人員的需求來自動開啟或者是關閉。此外，系統還具有手動操作的模式，能夠在現場按照按鈕來進行操作，并根據現場實物來顯示設備的開關機。

5.4 主要功能

5.4.1 采集和處理功能

泵站綜合系統在運行過程中會對各個單元的電氣量數據進行收集，并由數據中心來對數據進行處理。與此同時，主控制系統會及時地采集一些非電量信息，而且還能夠根據信息的類型來進行分類，對于其中不正確的數據能夠及時清除，并將最終的數據打包上傳，以便于后續的查詢和使用。

5.4.2 監控安全運行

安全運行是泵站系統運行的重要內容，所以監控安全運行就顯得非常重要。在這其中核心主要分為幾個方面。1）實時監控系統的安全運行情況，泵站的工作人員可以根據泵站控制系統來對設備進行遠程控制，一旦發現設備運行不受控制就可以通過系統來進行修改，在這其中需要注意的就是工作人員必須要具備權限才能夠修改。2）泵站系統能夠通過多種狀態來監控設備，或者是通過人工定期檢查的方法來了解設備運行情況，一旦發生問題會及時報警，為后續維修提供數據支持。3）定期分析設備運行數據。如果發現設備的數據發生問題或者是產生故障，那么就應該及時修改相關數據，排除其中故障，并采取輔助設備進行處理。泵站的綜合監控不僅能夠對泵站中所有設備進行控制和修改，還能確保整個系統運行穩定[9]。

5.4.3 實時控制功能

除去自動化運行外，泵站的操作人員還可以通過手動或者是半自動的方法來加以操作，通過操作頁面來直接啟動或者關停設備。泵站所有的自動化控制系統還可以在線修改數據，為設備運行提供幫助。

6 泵站機電自動化控制技術應注意的問題

6.1 處理好測量、控制和保護關系

泵站機電自動化控制技術在運用過程中，技術本身并不難，主要是需要重視泵站水位測量、控制和保護之間的關系。因為在自動化控制技術運用中所收集到的具體數據都是根據當地情況來得知，那么在運行上就需要保護，也可以在一定程度上保護泵站自身，讓泵站也能夠獲得理想經濟收益，維護泵站運行。

6.2 正確劃分自動控制單元

泵站機電自動化控制設計在很多環節上有著獨立的特點，那么這些獨立單元就需要按照相應順序來進行連接，一些單元的范圍還需要有效明確。比如控制單元范圍大，那么所能夠控制的內容就多，需要控制好層次，保證各單元分工明確，這樣才能夠更好地提高工作效率。

6.3 控制好兼容性和拓展性

泵站的自動化發展在不斷優化，那么在自動化控制技術不斷運用過程中，就應該控制好技術的兼容性和拓展性，以便于后續技術運用的順利。而且在安裝的時候，需要充分考慮到后續的安裝情況，確保前后的安裝不存在沖突，這樣才能夠讓各類機電在運行時不會出現問題。

7 結語

總而言之，在泵站機電自動化控制技術運用過程中，應該深入分析自動化控制技術的具體需求，并明確自動化控制技術所運用的范圍和內容。針對在應用中出現的問題，要能及時調整，以此來確保自動化控制技術更好地為泵站發展服務，提高泵站的工作水平，推動社會進步。