自动化系统在泵站中的应用

[摘 要]近年来，泵站自动化系统建设得到了飞速发展，其最大特点是将站内当地监控系统功能、信号采集、控制等远动功能以及微机保护信息、站用交、直流信息、泵站设备工况、泵站中央信号系统等多方面功能整合为一体，取消了传统的集中控制屏，二次回路极为简洁，减少了大量的控制电缆，在运行上既可少人值班，也可无人值守，由远方监控运行。但这种新模式的出现，不可避免地从技术上和管理上带来了一些新问题。因此必须主动解决接涉及安全生产的问题。

[关键词]自动化系统 泵站 应用

中图分类号：TV675 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0048-01

一、泵站自动化系统的功能要求

1、实时采集、分析和传输设备运行参数

泵站自动化系统能够定期对泵站内各个设备的检测数据进行采集，经过数据分析，将各个数据显示在主系统人机界面对应位置。对上限的数据进行分析，及时反映出各个设备出现的问题，方便值班人员对设备运行状态进行检测和数据记录；对历史运行数据进行归档记录，方便日后在总结生产工艺和分析事故时调用历史数据；具有远程数据传输功能，可以将泵站关键数据经过调度转发协议转发至中心调度，以便实现泵站的综合管理和远程调度。

2、检测、分析泵站各个控制点的参数

泵站自动化系统中的监控画面实时显示了各个主要设备的运行状况，有利于值班人员及时掌握系统运行情况，同时，能够实现泵站运行过程中设备的状态分析和事故报警，将发生的各种故障及时通过人机界面弹窗和事故音响告警反映给值班人员。系统维护人员可以在系统中对各个设备运行参数的设定值进行修改，根据不同时期的设备运行情况设定各个参数的上、下限值，提高自动化系统监控功能的灵活性和实效性。

3、调节泵站设备

泵站自动化系统应该能够实现水泵的启停操作、阀门开度的控制和供水工艺的连锁，使操作员能在值班室内对就地的水泵进行启停操作，并通过内部设置的连锁工艺要求，避免值班人员出现对水泵和阀门的错误操作。泵站自动化系统应实现操作远方、就地的两地选择性，便于值班员根据实际运行情况选择在远方或就地位置对设备进行操作。

二、泵站自动化设计中需要注意的几个问题

1、泵站自动化设计中需要正确处理测量、控制和保护之间的关系

泵站自动化设计最难的并非是自动化的技术本身，这是因为自动化技术并非是泵站的技术，机械设计制造及其自动化是科研机构的需要做的工作。而泵站的设计最主要的就是如让科研机构的自动化方案应用在当地的泵站设计中。因此泵站自动化设计中最关键的是需要正确的处理测量、控制和保护之间的关系。前文中也提到，东宋泵站前池和后池的水位都有严格的规定，之所以会有这些数据，都是因为测量是来源于基础的运营数据和当地的地质情况。而控制设计是基于这些测量数据，进行科学的规划，运用自动化实现。例如，某泵站根据水位情况泵站装机6台套，4台主机组，2台调节机组。而最后环节的保护其实是保护泵站本身或者说保护泵站的收益以及日常的运行质量。这是因为有些时候，一些自动化设备安装到泵站中，但是这些自动化运行并不平稳，导致了运营的质量，那么这些运用的负面都是在设计中需要权衡取舍的。

2、泵站自动化设计中需要正确划分自动控制单元

泵站的自动化设计并不是一个完全的整体，特别是在出水和进水系统，泵站的自动化在很多环节是相互独立的，但是这些独立的单元会按照一定的顺序连接起来。在其中还需要注意的，有些单元控制的范围大，有些单元控制的范围小，换言之，一些大的控制单元包含若干小的控制单元，而更大的控制单元在包含这些较大的控制单元。所以泵站自动化的控制单元设计，需要把握好层次，确保各环节分工明确，才能运行的效率高。比如，东宋泵站的电机层、水泵层、流道层，泵房都采用各自独立的控制单元。

3、泵站自动化设计中需要把握自动控制系统的兼容性和扩展性

泵站的自动化发展是在不断进行的，并不是一蹴而就，正如上节所说的，泵站的整个控制系统是有很多类似于树枝状的大大小小的控制单元组成的，在自动化引进的最初，或许只是在一些单元上实行自动化，而在另一些单元并没有形成自动化。这样以来就需要最初的自动化控制单元在安装的时候需要考虑以后的安装情况。保证前后安装的兼容性和扩展性不存在阻碍。例如东宋泵站的主机组为导叶式立式1400HD-14，而其配套同步电机型号TL1100-16。

三、泵站自动化技术的发展趋势

1、测量、控制、管理一体化

高速发展的科学技术为泵站自动化的业务集成提供了良好条件，嵌入式智能控制器以及集PLC、HMI、I/O及通信于一体的“显触控一体化”OCS控制器等技术不断出现，泵站自动化朝着测量、控制、管理的一体化方向发展，新型的综合自动化监控系统在能够测量与控制泵站内关键机电设备的同时，还能够以多泵站整体运行最优为目的进行调度优化，集成泵站工作各个环节，将信号采集、设备控制、远程监控、调度优化、运行管理进行一体化管理。

2、自诊断功能不断完善

响应泵站自动化技术发展的高级功能和可靠性需求，新型的泵站自动化应不断完善自诊断功能，实现智能故障诊断和自愈控制。目前，我国正在进行大规模的大中型泵站升级与改造工作，BP神经网络、模糊运算、频谱分析、状态检修、多信息融合等新技术将不断应用于泵站故障诊断领域，提升泵站自动化的人机协作平，推动泵站管理系统向自动化和智能化方向不断发展，从简单的数据监测向故障诊断、智能分析、专家会诊等深层次应用转变。

3、运行信息实时化管理

运行信息的实时化管理有助于更加便捷、高效地掌握泵站运行情况，进行科学决策，辅助泵站管理。未来泵站运行信息的实时化将能够实现泵站运行实时监测、最新卫星云图实时接收、实时在线巡视、设备状态实时上送，基于实时性平台实现数据信息多方共享，数据中心和各个子站之间以专线接入，泵站检测库、水情库、设备库、决策支持库等数据库集成管理、专人维护。

4、系统性能向着更加可靠，功能更加完善方向发展

由于泵站自动化已大量应用各级泵站，其可靠性方面的内容更加深入。可靠性问题一部分是系统本身的，如控制器工作的电磁兼容性、软件容错技术、软件冗余技术、工艺结构等；另一方面是对外界因素的抵抗能力，如雷电、过流、过压、强震以及高低温、湿度等环境因素。早期的泵站自动化系统仅是实现基本“四遥”功能和对泵站的基本管理功能，而将来的泵站自动化系统将赋予一些新的内容。目前的泵站自动化系统测控技术已基本成熟，并且已使用网络技术将泵站之内的许多智能装置进行互联及实现信息共享。但系统之内的许多资源远没有充分利用。因此，充分利用资源将是今后关心的问题，如在实时数据的基础上实现电压无功控制、小电流接地判别、防误操作、事故应急处理方案、多台机组的经济运行方案优化、线路同期、设备寿命管理、故障录入等功能。

结束语

综上所述，我们对泵站自动化系统的实施过程都有了清晰的认识，希望以此文为基础，针对生产设备的实际情况，提出实用性较强的泵站自动化解决方案。

参考文献

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