泵站自动化控制范文

泵站自动化控制篇1

关键词:泵站；运行；管理；技术改造；自动化系统；方案

Abstract: This paper expounded the pumping station renovation technology and management of pumping station operation exist common problems, through the analysis of the problem, this paper puts forward some feasible solutions.

Key words: pumping station; operation; management; technical transformation; automation system; plan

中图分类号：TV5

我国的中小型泵站主要承担着区域性防洪除涝、抗旱减灾、调水和供水的重任。作为重要的水利工程设施，泵站在水资源的合理调度和管理中起着不可替代的作用,但是大部分的泵站存在低效率、高能耗的形式运行，效率低于一半的问题，这其中存在许多种因素，其中有规划设计、施工建设的问题，有设备制造、安装检修的问题，也有泵站运行管理的问题，下面对这些问题进行分析，并提出解决这些问题的方案，同时会指出今后泵站的发展方向。

泵站存在的问题

规划设计不合理，设计标准偏

许多中小型泵站限于当时经济、技术条件和设计水平等诸多因素的限制，设计标准偏低，泵站规模较小，单机流量偏小，台数多，增加了运行管理的难度；能源单耗高，造成一定的经济浪费。水泵和电气设备的选型没有前瞻的意识，达不到先进、可靠、节能、环保的要求，机电设备配套不合理，导致泵站长期不能配套更新；对水泵汽蚀问题考虑不够，水泵安装高程高，汽蚀现象十分严重。

2、机电设备陈旧，老化失修、腐蚀严重。

泵站因建设年代较早，加之运行多年，设备陈旧老化严重，性能差，耗能高，效率衰退，启闭设备由于长期暴露在外,壳体普遍锈蚀,且闸门止水橡皮均有损坏,门体漏水锈蚀严重，运转不灵，限于维修经费短缺，长年失修，存在许多安全隐患，已严重威胁泵站的正常运行。

3、技术力量薄弱、管理手段落后

大多数泵站管理人员文化水平、技术水平参差不齐，且很多泵站，位置偏僻，环境艰苦，交通不便，很难留住中高级水利工程技术人员，同时也缺乏高素质的技工和技师。因此很难适应现代化管理的需要，也很难完成泵站改造和新技术、新设备、新工艺的推广及应用。而且水利工程长期存在“重建轻管”现象，由于管理人员多是通过招工进站，只有少数技术干部，总体素质不是很高，加之管理经费有限，造成管理水平不是很高，技术手段落后，无法跟上现代化的步伐，如何提高管理水平成为第一大问题。

4、管理自动化及电气控制自动化水平低下

大多数中小泵站运行管理自动化及电气自动化水平相当低，机电设备控制全凭人工手动操作完成。而且大多数泵站在运行管理上，主要是采用经验法和定期大修办法，这样大大影响泵站经济，增加管理开支，造成经济上不必要浪费。

5、站区生态环境破坏严重

长期以来泵站更新改造资金投入严重不足，维修资金缺乏，运行费用无保障，泵站生产生活设施落后，周围荒山坡地，水质污染，站区生态环境破坏严重。很多泵站没有与外界相连的站区标准道路,交通不便；基层站效益差，职工生活困难，住房简陋，无法满足工程正常运转的需求。

解决问题的对策

1、科学规范泵站管理，提高管理水平

严格按照《泵站安全鉴定规程》定期对泵站进行安全鉴定，掌握工程现状，查清存在问题，作出客观评价，为今后的更新改造提供科学依据。建立详细的技术档案，对泵站运行中设备出现的故障，如何发现如何处理，处理后运行情况做详细记录，为泵站改造和科学管理提供依据。

2、加强日常维护保养,保证运行正常

本着“经常养护，随时维修，养重于修”的原则，做到经常打扫站区，保持机房清洁干净，保持设备无灰尘，启闭正常。定期检查电气设备情况，确保机组完好率100%、开机率100%。经常检查建筑物有无裂缝、启闭设备运行状况，对运转部件定期加油、止水密封，使制动装置运行可靠。丝杆汛前汛后定期清理、、保养。电气设备动作正常，无漏电、短路现象，接地可靠。要做到有计划检查并做好记录，发现问题及时解决，确保工程安全，延长工程使用寿命。

加强技术学习，全面提高管理队伍的整体素质

为加强对全市泵站行业管理和业务指导，必须大力加强技术学习，组织泵站工程全体人员进行电工技术学习、机械基础业务知识和安全知识学习，提高管理队伍中、高级技工的比例，严格运行人员上岗证制度，通过培训考核，力争在较短时间内全部持证上岗。通过学习，使广大干部职工业务技能得到有效提高，具有独立处理应急突发事故的能力。

4、完善规章制度、加大执行力度

建立健全泵站系列管理制度，实行制度管人，杜绝以人管人的管理模式，切实做到有法可依，有法必依。制定切实可行、易于操作的规章制度。强化各项管理措施，狠抓制度落实。要按照“事事有人做、人人有事干”的原则，细化岗位责任，明确事故追究制度，层层落实岗位目标责任，彻底扭转“无法可依，有法不依”的管理局面。

泵站综合自动化系统的建设

泵站实现自动化，不仅可以避免误操作，防止运行事故，减少运行人员；并可以提高设备和工程利用率、延长设备寿命、实现优化运行。泵站自动化应是泵站运行管理发展趋向。

泵站的基本模式两种：为全自动化方式、半自动化方式。

（1）全自动化方式：泵站是靠设置在前池或出水池上的水位继电器(压力变送器)控制机组的启动、停机或进行各种调节。当水位(或压力、压差)上升或下降到限定位置时，发出动作信号传给控制台的线路继电器或计算机。当线路继电器动作时，按规定程序动作(启动或停机)的执行机构也发生动作执行机构通常由时间继电器和控制启动( 或停机) 程序的继电器或为计算机系统。。这种自动方式对泵站设备的技术要求高，要有较完备的运行可靠性和自动处理运行故障的能力。全自动化泵站除了控制机组的启动和停机之外，对于进出水管道的工作压力、电动机温升、轴承与填料函的温度、泵站的引入母线与自动控制母线上的电压等，都以作用在事故继电器上的特殊继电器( 传感器、变送器) 进行监视。一旦工作状况超越规定值，事故继电器动作，使工作机停机，在有备用机组场合，可使备用机组自动投入。发生事故的机组，只有在消除了故障的原因之后才能再次启动。

（2）半自动化方式：对于经济条件较差，资金投入不足的泵站，可以采取比较筒单的半自动化计算机监控方案。这种方式可根据经济条件适当地减少传感设备采用开环控制。即无执行元件，通过计算机软件计算出的监控数据可以通过手工方法进行控制或调节。对于泵站技术改造，可以采用计算机辅助监控系统。泵站控制操作仍由常规装置来完成，计算机监控系统的功能主要是数据采集、数据处理、优化计算、事故记录、打印制表等。其优点是在运行中即使监控系统本身发生故障，泵站机组仍能维持正常运行。但系统能力较低，对自动化水平的提高或升级有一定的限制等是其主要缺点。不过该方案对系统性能要求不高．因而投资较少．比较容易实现。

四、关于自动化工作流程

泵站的自动化流程可分为3种形式：(1)从高压电源的投入开始，到机组正常投入运行为止；(2)从开某合机开始到机组正常投入运行为止；(3)从开某台机开始，部分工作还必须借助于人工，直至机组下常投入运行。不同的形式有不同的流程。一个泵站是由变电设备、机械设备等组成，并且有多台机组。设备之间的投入和切出是相互联系，同时又是相对独立。如果要通过一条指令完成全站操作过程，给编程和操作的灵活性带来很大的困难。

五、结语

泵站的自动化建设，是泵站以后的主要发展方向，这就涉及到了泵站的技术更新改造，特别对多级或多座泵站组成的大中型泵站中的单座泵站，是更新还是改造，是除险加固还是拆除重建，它涉及到泵站更新改造的标准和投资问题，与地方的经济发展水平、泵站地位的重要性、在流域或灌排区规划中的合理性等有关。 在泵站更新改造的同时，泵站的主管部门及工程管理单位应按国务院和地方政府有关水利工程管理体制改革的文件精神，积极推行泵站管理体制，以保证泵站更新改造后能良性运行。

参考文献：

[1]孟广清，杨晓久，李迪平．中小型泵站运行管理中存在问题及对策[J]，江苏水利，2007 年第5 期。

[2]洪艳，泵站运行管理中存在问题的思考[J].治淮，2006 年第2 期。

泵站自动化控制篇2

【关键词】：泵站；自动化控制系统；微机监控系统；功能

中图分类号：TV675文献标识码： A

在建设泵站时，采用自动化系统，不但能提升设备的运行效率、使用时间，还能有效降低劳动强度，提升管理水平。随着计算机技术、网络技术以及自动化技术的迅速发展为建立一套高效、实用性较强的监测、管控系统提供了技术支持。而微机监控系统作为自动化控制系统中的组成部分，它让自动化控制系统变得更加完善、可靠，并且还能够避免以往常常出现的设备事故，大大提升了设备的完好率。

1.微机监控系统的组成

泵站自动化控制系统中微机监控系统主要包括主辅机自动控制、励磁装置以及主机自动调节、微机保护等各个部分，用的是分散和集中相结合的监控方式。其中励磁控制用的中国核工业电机运行开发公司生产出的数字化微机磁装置，人机界面系统主要用的是液晶汉字显示，参数设定用的是菜单操作，全部强电输入信号在输入CPU系统之前都通过隔离进一步转化形成弱电信号。当输入及输出的信号通过光隅隔离之后，CPU的模拟信号会通过隔离放大再输出[1]。

其次，美国通用电气公司生产出来的微机型管理继电器综合了保护、控制、通信以及故障检测、功率测量为一体。当设定参数时既能够通过表面设置的键盘直接输入，同时也可以上位机下载。在泵站自动化控制系统中微机型管理继电器就是采用该公司生产的，其中主机用的是SR469微机型管理继电器，主要作用是保护、控制、检测大中容量电机；站变用的是SR750微机型馈线管理继电器，主要保护线路与小型变压器。在监控系统中，上位机用的是EC2000，并且还配置有SQL Server数据库软件，具有一定的网络Web浏览功能[2]。在和外局域网联网后可以进行实时发送监测数据，让广域网上面的全部用户浏览，其中涉及到的重要监测数据要写入中心数据库。

最后，主辅机自动控制与主机自动调节两个部分通过监控单元实现，系统选用的是两套容量大、可靠性高，并且带有电插拔功能的设备，每个控制单元的PLC都是以工业级、太网专用模块将太网和主控计算机进行直接连接，以此确保数据高速可靠地传输。主控计算机用PLC采集监测到的数据，像：压力量、电量及水位等，谈后由PLC发送指令，控制主辅机、变配电设备。

2.微机监控系统的特点

微机监控系统综合了保护、检测、管控、通信等各项功能，能够充分保护电源独立，并且还不会受到通信系统、运动方面的影响，可完全独立地进行工作。其中的励磁硬件设备运用模块化设计，体积较小且非常便于维护、维修。关于参数的设置既可以按照现场数据键入，也可在上位机中下载。除了闸门PLC之外，其它各个部分与上位机之间使用的是一样的通信协议，这就保证了通信的可靠性，尤其是保护了直接和PLC通信，让整个系统变得更有层次感，更加符合分布式的构造要求[3]。各个系统之间可以联网运行，也可以单独运行，彼此之间的影响很小，可以灵活当地选用，这就提高了整个系统的安全系数。同时，该系统可以按照上下游水位、叶片角度变化等，自动分析计算出不同机组的抽水流量，累计抽水量，录入历史数据库。

3. 微机监控系统在泵站自动化控制系统中的功能

其一，监测功能，其主要体现在上位机对现场各种设备运行参数与运行状态的监测上。站变、主电机电流、主电机上下导瓦、主变等的温度都被送进保护单元，通过PLC与上位机通信。并且水压力、油压力及气压力通过现场压力变送器进行变换之后，再由PLC与上位机交换信息。励磁装置的运行状态监测出来的数据，由RS-485通信线由PLC与上位机通信，其中励磁综合控制器上面的液晶显示屏能够直接显示出对应机组的运行情况。而叶片角度、上下游水位、闸门开高、贮能罐油位分别是叶片角度编码器、超声波水位计与闸门测控仪、红外线液位探头进行现场采集的，采集到的信号通过PLC转换变成数字量之后传送到上位机。泵站所设备得到的回讯信号由反向检测出的电压判断，而厂房设备开停情况、二次回路运行状态、保护设备报警信号都是由PLC传送到上位机的，并经其监测[4]。

其二，微机励磁功能，上位机通过设定闭环来调节恒功率因素的运行、恒无功功率的运行，一旦上位机发生故障，励磁综合控制器就会在现场通过键盘来调节主要的运行参数。上位机能够实时记录晶闸管励磁装置中的运行参数，如果电机发生励磁保护性跳闸，装置运行不正常或者失控情况时，不单单在上位机中出现信号，在现场的液晶显示屏总也会出现相关信号。

其三，控制、管理功能。微机监控系统主要通过上位机直接对7373电动刀闸、737断路器以及1#、2#站变断路器侧储能、分合实施控制，而现场的监控单元主要下达主机断路其分合控制的命令。叶片角度大小按照运行情况，及时调节。空压机与供排水泵的开或者停主要由上位机按照设定参数，通过监控单位自动调节。其次，因微机监控系统在上位机上面设置了故障报警、系统运行各个参数设置等很多个菜单画面，所以，运行管理人员能够通过点击鼠标获得上位机中菜单来了解主机温度参数、技术参数以及辅机系统中的水位、水压力、油位等[5]。而通过故障报警画面可以了解各种设备故障情况，主辅机运行状态。用鼠标、键盘还可以及时调整磁系统中的运行方式、运行参数、调整叶片角度等等。为了进一步加强管理，微机监控系统还设置了多层防护程序，尤其是在关闭断路器之前，需要完成合闸之前的各种准备工作，否则，上位机就会自动闭锁，不能顺利进入下一步操作。

其四，保护功能。微机监控系统保护装置可以适时判断设备故障，记录故障发生的时间、类型，进一步反映出故障的各种数据、波形等。系统上位机通过PLC轮流查询每套保护装置，当出现保护动作时，把保护跳闸事件、跳闸报告、自检报告等会一并上传到上位机系统中。而主机保护SR469装置能够实现过流保护、低频率保护、横差保护、纵差保护、失步保护、过负荷保护等等。并且除了电量方面保护之外，主机上下导瓦、推力瓦的温度与励磁系统参数状态保护功能等。主机的温度保护一般有两种方式：①把温度电阻Pt100接入SR469，通过逻辑分析判断；②借助压力式温度计把开关量接入PLC，用在主机跳闸方面。

其次，主变SR745具有零序差保护、比例式差动保护、过激磁保护、过流保护、低电压保护、零序电压保护、自适应波制动保护等。只要设定相应参数，主变可以灵活地选用上述保护，除了电量保护之外，还有主变温度保护、主变本体重瓦斯保护等，而站变的SR750有一定的过流、速断保护功能。

总之，微机监控系统在泵站自动化控制系统中，管理人员只需要用鼠标、键盘就可检查、管控现场设备的运行情况，这样不但可以减少运行值班人员数量，还可减轻劳动强度。当系统联网以后，还能够实现数据共享，非常便于查询，进而就为枢纽运行管理、调整决策提供了便利。

【参考文献】

[1]吴同性.基于PLC及以太环网平台的井下中央泵房自动化系统设计[J].煤炭技术， 2010(05)：85-86.

[2]潘卫锋，李尚红．PLC在泵站液压启闭机控制系统中的应用[J].电世界，2004，45(1)：8．

[3]梦祥忠，王玉彬，张秀娟．变电站微机监控与保护技术[M].北京：中国电力出版社，2003：13-29．

[4]阚永庚，雍成林．微机综合自动化系统在大型泵站的应用[J].中国农村水利水电，2001(3)：40-42．

泵站自动化控制篇3

关键词：油田集输泵站；自动化控制系统；实时监控；分离器；应用 

keywords:oilfield pumping station;automation control system; 

real-time monitoring;separator;application 

一、前言 

胜利油田现河首站投产于1965年，作为一个老站，设备陈旧老化，事故率、运行维护费用高、职工劳动强度大的矛盾日益突出，随着生产规模的扩大，集输处理量不断增加。由于监测参数量多，以往靠人工检测储油罐液面、油水界面对盘库不准，手动控制脱水器界面难度高，这些因素给首站生产操作和管理带来很大困难。为适应现代化生产的要求，使生产和管理实现自动化，根据首站现状，2004年实施了集输泵站的自动化改造，并成功地用于集输泵站的自动化生产中。 

二、自动化监控系统介绍 

（一）me控制系统简介 

根据首站现状，采用美国opto22公司的me计算机监控系统作为首站自动化监控系统的骨干结构。该系统采用上、下位机方式，在现场采用多级cpu进行控制处理，各i/o模块对输入输出信号能提供4000v的隔离，系统的实时性、可靠性、灵活性优于其他系统。系统的上位机主要由工控机、控制软件组成；下位机主要由控制器、智能板、i/o模块组成。上位机与控制器通过100mb/s以太网进行通信，控制器与智能板通过rs485进行串行通信，i/o模块直接插在智能板上。控制软件从上位机通过以太网下载至控制器。 

该控制系统的特点如下：一是可靠性高、二是可维护性高、三是智能化、四是实用性强。 

（二）me控制系统构成 

站内设有一套计算机控制系统，分为两级控制，上位机控制设在主控室，负责全站工艺流程数据管理，根据不同工艺流程，将控制岗位划分为分离器岗、计量岗和外输岗，每个岗位均设现场控制机一套，负责工艺流程显示、数据采集与控制。计算机控制系统的结构如图1所示。 

1.现场控制单元 

现场控制单元分布于联合站的各个岗位，负责现场数据采集和控制策略的实现，是智能联合站的核心部件。其采集数据主要包括：每台分离器的液位、入口压力和温度、出口汇管压力和温度、脱水泵房和外输泵房的进出口压力、温度、流量泵的电流和电压、每台流量计的来油温度和压力。 

各控制单元和上位监控站同时作为控制网络的一个节点，能进行高速对等通讯。me控制系统采用的现场控制单元主控器为snap-lcm4 主控器，可支持串口、arcnet、以太网，可实现多种通讯方式组合，满足工业现场的要求。me控制系统采用snap-b3000单元处理器，其主要功能是可完成和主控器之间的多种通讯方式，并对主控器的要求作出快速的响应；实现i/0的智能化，处理简单的逻辑功能，对本单元的i/0点进行定期扫描。 

2.上位机监控站 

上位机监控站可以通过组态构成各种功能画面，借助于这些画面可以完成对生产过程的监视及控制。它主要显示参数总貌、工段、细目、趋势、流程图画面、设备启停状态及pid调节功能、系统显示画面示意及各种报表功能，系统数据覆盖了全部生产装置和生产环节，便于形成完整的实时生产管理系统，图2和图3分别为分离器区生产数据显示画面和工艺流程显示画面。 

联合站的数据通过网络，实时进入信息中心的数据库中，通过分析软件，可及时形成各类分析图表。使用标准的网页浏览器可以对系统信息进行监测，生产运行情况、设备情况、计量数据、油气产量等数据一目了然。 

三、自动化监控系统在分离器岗的现场应用及效益分析 

（一）现场应用实例 

实例1：2005年3月12日凌晨3点，操作人员发现1#分离器采油六队的液位由原来的0.98mm降到0.65mm，压力由0.28mpa降到0.23mpa，及时到现场进行检查，排除了分离器的故障，经过分析判断，认为是采油六队的来液量减少，立即与采油六队联系。经过巡线，发现是采油队一个计量站的外输管线穿孔。由于首站发现及时，使采油队在最短时间内发现问题解决问题，避免了场地污染等事态的扩大。 

（二）有助于操作人员准确调节油气分离器 

油气分离器工作的好坏，以分离质量和分离程度来衡量，分离质量差，不但随气体流失了本该纳入液相的轻质油，降低了原油的质量和数量，而且气管线中存在的液相原油会增大阻力损失，严重时甚至堵塞气管线，分离程度不好，造成出油管串气，减少产气量。采用自动化监控系统后，操作人员能够根据数据显示，及时准确地进行调节，使分离器液位始终保持在1/2～2/3的位置，保证了分离器的分离效果，减小过多的气体造成沉降罐内液体的搅动，提高了原油计量的准确性，并最大限度地增加产气量，提高了经济效益。 

四、结论 

泵站自动化控制篇4

【关键词】扬水泵站自动化技术；功能；发展；现状；趋势

一、扬水泵站自动化技术的概述

扬水泵站自动化技术是现代电子信息技术发展的成果之一。随着计算机技术及功能的不断发展与完善，造就了如今先进的扬水泵站自动化系统。以我国为例，扬水泵站自动化系统主要由自动监控系统、自动装置以及继电保护等设备组成，它去除了老旧的表计与控制平台等传统设备，在很大程度上减少了电缆的数量，节省了控制室的使用面积。扬水泵站自动化系统除了对正常工作的泵站进行监视、控制外，还会对泵站的一、二次设备进行数据采集、工作状态监控以及调节与控制，从而确保抽水泵站运行的安全性与高效性。在扬水泵站的正常运行过程中，一旦发生设备故障等问题时，保护装备将立即对其进行数据采集与实施监控，并对故障做出快速反应，找出故障原因，进行故障修复处理，最后恢复泵站的正常运作。保护、监测、远传、控制是扬水泵站自动化系统的四大功能。具体功能如下：监测变电装置、机组设备的日常运作情况；搜集设备装置的电量信号与非电量信号进行检测、预警；记载、储存、分析与处理重要的设备运行参数；记载、反馈所采集到的各项故障数据；研究、对比机组设备的开启状况与运行状态；调试并修护扬水泵站的辅助装置；合理地调节泵站机组设备的节能优化状况等等。更为重要的是，扬水泵站自动化系统还会对泵站的设备装置起到保护作用，从而减少风险性，预防安全事故，确保职工的生命财产安全。

二、泵站自动化技术的发展现状

1、数据采集和处理技术。数据采集和处理技术是整个泵站信息化系统的基础，主要承担着泵站信息的采集和数据处理功能。通过现场控制单元来采集泵站日常运行过程中的各类电气量信息（电压、电流、功率等）、非电气量信息（测点的温度、压力、流量等）、状态量信息（机组的工作及检修状态等）、开关量信息（主变及线路的投退、机泵的启停、排水泵和风机等附属设备的控制等）、继电保护信息（各类继电保护的动作情况），采集信息后经过数据处理和逻辑判断，对设备进行控制并输出相应的告警信息。目前，在监控信息化方面，新建的泵站都配备了计算机监控系统，基本实现了先进的视频监控技术，同时结合包括Wincc、intouch等在内的众多国际品牌计算机监控软件及网络等共同完成泵站监控系统架构。

2、运行调度技术。运行调度系统是泵站自动化的“神经”，能够根据泵站实际运行情况来进行实时调度。在满足泵站扬程与流量的前提下，寻找最优的运行方式，在成本最优的情况下实现泵站效益的最大化。运行调度系统通过计算机技术建立泵站控制对象模型，包括泵机经济运行模型、泵站调度管理模型等，并结合效率、成本、流量等相关约束条件，根据目标函数实施优化控制、科学调度，通过对数学模型求解选择最优的机组联合运行模式，确定不同时段、不同流量的最优运行状态，实现泵站的高效、最优、经济运行。目前，在运行调度方面，供水泵站都基本实现了不同水平的半自动化，数据通信已经实现“四遥”，有些大中型泵站可以达到以机待人、少人值守，甚至无人值守的自动化水平。

3、运行信息管理技术。泵站在运行中将产生大量信息，做好运行信息管理是泵站自动化的基础。泵站实时运行信息管理包括实时数据采集和显示、历史数据综合统计、泵站运行数据管理三大环节。其中实时数据采集主要包括泵站压力、流量、水位等信息，能够通过这些数据进行泵站可靠性分析，一旦发现异常能够实时报警。数据信息综合统计主要监测和存储历史数据，包括设备操作记录、故障录波等，便于进行统计、查询和故障回溯。泵站运行数据管理主要包括泵站设备的配置维护和监测数据库维护，为泵站正常运行提供数据和平台支撑。随着计算机信息技术、数据库技术、现场总线技术等的发展，很多泵站已经建设了光纤环网形式的站级测控局域网，实现了泵站数据的高速采集，并与上级信息中心可靠地联网，进行统一的运行信息管理。

三、泵站自动化技术的发展趋势

1、测量、控制、管理一体化。科技的进步，促进了泵站自动化技术的发展。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M行一体化管理。

2、健全完善自诊断功能。新型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、运行信息的实时化管理。运行信息实时化管理有利于更加便捷、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。

结束语

综上所述，泵站承担着地区供水的重任，随着科学技术的飞速发展，我国泵站自动化技术已经初步实现了集散控制，并向着测量、控制、管理一体化方向发展。并且泵站自动化技术的发展趋势同样会结合地区及行业的实际情况，向着科学化、现代化方向递进。

参考文献

[1]王学明.泵站自动化的发展趋势[J].科技信息，2011，23（12）.

[2]朱正伟等.南水北调东线工程泵站自动化系统设计关键技术[J].南水北调与水利科技，2011（29）

泵站自动化控制篇5

关键词：排水泵站自动化控制 应用

目前国内大部分的泵站控制和管理来看还是处于相当落后的状况，在电气控制方面上，自动化监控程度低，大部分泵站管理、记录和统计都是手工操作，泵站管理各自独立，在控制和管理没有形成区域化的网络，所以应用电气自控系统提高对泵站管理，达到节能减员效果，向国外无人化泵站监控管理发展是对现有泵站改造和管理提出的更高的要求。

一、 泵站电气自动控制改造的必要性

国务院总理在十届全国人大五次会议及2010年政府工作报告中提出，要大力抓好节能降耗，保护环境，加快节能环保技术的进步。《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》强调了各部门要充分认识了节能减排工作的重要性和紧迫性，积极推进以节能减排为主要目标的设备更新和技术改造，促进企业采用有利于节能环保的新设备、新工艺、新技术，加强资源综合利用和清洁生产，大力发展循环经济和节能环保产业的是长期目标。实行泵站电气自控是改变我国中小城市城市排污被动局面的最有效方法，更是对国家节能降耗的号召的响应，也是为促进科学发展，建设节约型社会的重要体现。

二、泵站自动控制技术的发展

上世纪70年代自动化技术开始在泵站工程采用，到上世纪90年代，随着计算机技术的迅速发展和成熟，泵站自动化技术获得了一定的发展。

泵站自动化是一门综合了泵站技术、计算机技术、网络通信技术和控制技术等多学科技术。其可以实现远程监控及管理。泵站管理人员可以在泵站管理处的监控中心远程监测站内格栅机的工作状态、污水池水位、提升泵组工作状态、出站流量、池内有害气体浓度等；支持手动控制、自动控制、远程控制格栅机、排风机及提升泵的启停；图像监视站内全景及重要的工位。

三、泵站电气自动控制的技术原理

以开发区市政环卫处污水泵站电气自控系统改造为例，开发区的污水泵站建于上世纪八九十年代，经20多年运行，设备陈旧老化，效能低下，维护管理成本高。其改造方案主要是利用日益成熟的变频技术，利用变频器、智能控制器、数模转换模块、液位变送器等原件及智能化仪表的有机结合，构成污水泵站的PID控制系统。系统控制策略容易实现，系统在目标水位（最佳扬程）下，自动调节水泵的运行台数和运行频率，实现泵站能耗的最小控制目标。

-四、电气自控系统组成

每个泵站安装智能管控器一套，变频控制柜一台、污水超声波液位计一台、压力变送器一台和ROX虚拟网络服务器组成集中管理、分散控制的管控一体化的综合计算机控制系统，完成整个泵站的过程控制、工艺流程显示、设备运行状态的检测及故障报警。它以目前世界上最先进的、标准的、开放式的虚拟网络为基础，该网络具有性价比高，费用低廉、具有一转多用的功能，可将数据监控等信号传送到中央控制。所采用的智能管控器用于采集设备的状态、仪表信号民、并控制现场的设备，对泵站设备进行集中控制和数据采集。

控制中心的工控机能显示各个泵站的实时运行组态图和显示现场液位、电压、每台水泵的电流、总压力和阀门的开启度全开全关及有特殊指示格栅机，压渣机的状态。工控机能手动控制设备的运行和停止。

五、电气自控系统的优势

1、节能降耗

在电气自控系统中，由于每个泵站的水泵在智能控制器和变频器的控制下可以实现恒液位运行，根据水位的上涨的快慢自动调节水泵的运转速度和运行台数，当变频泵达到50Hz时，自动启动第二台水泵，此时变频泵转入变频运行，可以实现20%的节能效果。

2、自动化程序高，管理方便

由于把水泵、格栅机、电动阀门、液位、压力纳入自动控制系统，根据预先设计好的程序自动运行，所有的设备的运行参数、启停状态通过虚拟网络传输到控制中心，控制中心可以远程控制设备的运行，从而使调度更加方便。各个泵站的操作控制权全部上移至控制中心，由控制中心统一调度，统一进行业务流程管理，能够实现各泵站的无人值守。

3、节省管理费用

电气自控制系统由于实现了远程控制和集中管理，可以大大减少人工使用费用，降低管理人员的劳动强度。以开发区为例，传统管理模式由于每个泵站都需要有专人24小时监管，每个泵站需2-6人，经改造后，仅需两人就可以轻松实现三个泵站的管理，大大降低了运营成本，而且使运行的安全性、可靠度进一步加强。

另外，电气自动控制系统由于采用变频控制，水泵的停止为软停车，管路不会形水锤，保护设备和管路不受水锤冲击破坏，大大延长了设备的使用寿命。

六、结束语

泵站自动化控制篇6

关键词 变频调速；泵站；控制系统；应用

中图分类号：TM921 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）01-0065-02

泵站作为工农业以及居民生活用水的重要基础设施，也是确保工农业生活生产用水正常的基础条件。由于我国生产生活用水量巨大以及部分泵站设备的工作效率较低，因此导致泵站在运转过程中会消耗大量的电能。对泵站水泵机组进行调速运转控制，已经成为提高泵站设备工作效率，降低泵站供水能耗的关键措施。当前，对于泵站机组调速运行最为先进、最为有效的技术就是变频调速技术，变频调速技术的实质就是通过将变频调速器、压力流量传感器、控制器、水泵机组以及泵站管网组成联动的供水系统，按照用水量、压力值传感器的反馈信号，通过对变频器频率的控制，改变泵站水泵机组的转速，进而实现泵站机组的经济运行。因此，变频调速技术不仅可以降低泵站机组设备运行的能耗，同时对于提高泵站管网设备的使用寿命，确保泵站管网供水系统的正常运转也具有重要的作用。

1 泵站变频调速控制技术概述

当前在泵站变频调速控制技术中，主要采取变频调速恒压供水技术，其技术原理为泵站变频调速供水系统结合泵站用水量的变化情况，通过智能化、自动化的控制系统对变频器的输出频率进行改变，实现对泵站机组水泵转速的调节，进而确保泵站的供水水压与用户水压的平衡，最终实现泵站供水管网整体水压的闭环调节。变频调速技术其实质就是通过在相应的管网压力传感信号输入的状态下，通过自动调节变频器的输出频率，达到改变泵站水泵电机转速以及供水量的目的，进而在满足对于水压以及用水量要求的前提下，降低单位供水量的能耗。泵站变频恒压供水的技术优势主要表现在以下几方面。

1）泵站采取变频调速控制可以提高对于泵站系统运转的精准控制。通过变频调速系统，在用水量或者是水压发生变化的情况下，通过计算机对这些变化进行自动的检测，并按照检测信息调整泵站水泵机组的工作状况，进而确保泵站水泵处于高效的运行状态。根据相关研究资料表明，变频恒压供水可以将供水压力控制在20 kPa以内，变频调速的控制精准度非常高。

2）变频调速控制系统有助于保护泵站的供水设备。由于利用变频调速控制能够实现水泵的软启动，泵站水泵的启动电流以及启动能耗大幅降低，同时水泵电机的供电容量也得以降低。因此，这就可以有效的避免水泵机组启动以及运转过程中的机械冲击以及运行磨损，此外由于采取变频调速控制管理，因此能够避免水泵在切换时出现的震荡现象，对于延长泵站机组设备使用寿命具有重要作用。

3）可以有效的节约泵站机组设备运行的能耗。通过变频调速控制，水泵的工作状态是随着用户用水量以及用水压力的变化自动的调节转速，水泵也是一直处于变频的工作状态。因而相比传统的恒速水泵而言，设备运转期间的电能消耗也随之降低，因而可以提高泵站水泵运行的经济效益。

4）变频调速控制系统的适用性较强。针对当前泵站供水单位中高层建筑用户不断增多的问题，变频调速控制系统可以在不改变供水需求的前提下，通过改变变频调速供水系统压力值以及流量参数，既可以完成对供水压力以及流量的调整。由于对于用户用水量的变化具有非常强的适应性，因此变频调速控制系统的适用性也相对较强。

2 泵站变频调速控制系统技术分析

2.1 变频调速控制系统的结构

变频调速控制系统主要是由控制系统、泵站水泵机组、变频控制器、压力传感器以及逻辑控制电路等几部分组成。其中控制器是整个变频调速控制系统的核心部件，主要负责将压力传感器输送的信号按照一定的算法得出最优化的系统运行控制参数，并将控制参数转变为变频器的频率信号。电机水泵机组则是泵站传送水的机电装置，通过电机按照一定的压力以及流量将水沿供水管道输送到用户处，同时根据用户用水情况调整工频运行或者是变频状态运行。变频器则主要是由电力电子器件以及微处理器组成，通过在控制器控制频率设定的输入信号下，输出与之对应频率的交流电，进而起到控制泵站电机水泵机组转速的目的。压力传感器则主要是作为供水系统中的测量元件，将供水管道内的水压转换为模拟信号输入控制系统之中。继电器则是对泵站水泵机组的工作状态进行调整，对泵站水泵机组的工作的工频或者是变频状态进行切换。

2.2 变频调速控制系统控制原理

现阶段对于变频调速控制系统的控制一般是根据用户用水量的大小对水泵的运行方式进行变频调速控制。其具体控制原理如下所示：如果用户的用水量L小于额定供水量Le，则泵站水泵机组中的部分水泵一直处于变频运转方式，另外一部分水泵机组则处于停机状态，此时供水量为Lf，是可以随时根据用户用水量的变化进行调整从而确保供水压力的稳定。如果泵站在运转过程中用户的用水量L超过额定供水量Le，则此时可以将泵站水泵电机由变频运行方式切换为全部工频运行方式，确保供水量的充足。系统控制的基本原理为：当L≤Le时，泵站多机组种部分机组停机，部分机组变频运行；当L≥Le时，泵站多机组处于工频运行与变频运行两种状态。通过利用控制器按照这种计算方式对泵站供水方式进行调整，确保实现恒压变流量供水，既可以满足用户的需求同时又可以有效的节约资源。2.3 变频调速系统的组成

1）变频调速控制系统控制器的选择。对于变频调速控制系统的控制器可以选择使用PLC、PC或者是单片机。PLC控制器主要由CPU、信号模板、通讯处理模块以及功能模块组成，PLC控制优点是开发费用低，开发周期短，在很短的时间内就能投入使用；缺点是控制功能简单，造价稍高。PC控制器的特点在于软件资源丰富，系统的硬件配置水平较高，而且后期功能扩展也较为方便，但是工程造价高，而且占用空间也较大。单片机的特点是可靠性较好，控制功能丰富，逻辑功能以及运行速度较高，而且价格也相对较为便宜。因此，在变频调速控制系统中大多采用单片机作为控制器。

2）数字信号输入端。为了实现泵站供水系统变频调速控制，在供水过程中应该将各种数据信号传输给控制器进行计算处理，以便于输出控制信号。对于变频调速控制系统而言，输入信号就是供水系统中不同位置的水压情况。对于供水压力信号的采集以及变送一般选择使用差压变速器完成，通过差压变速器可以准确的测量压力、流量、液位以及比重等物理量，并将这些物理量转变为可以识别的数字信号输出。

3）信号输出通道。对于变频调速控制系统而言，信号输出通道主要输出对泵站水泵电机起停以及电机转速控制的信号。对于泵站水泵电机转速的控制主要是将运算处理的数字信号通过转换器转换为变频器的给定频率进行调节。对于泵站水泵电机的起停，则主要是通过开关量控制信号控制继电器，通过继电器放大后对接触器开关进行控制。

4）转换器。转换器分为A/D转换器以及D/A转换器两种形式，使用转换器的目的主要是对不同的信号模式进行转换。A/D转换器主要是为了将泵站变频调速控制系统中的压力传感器模拟信号转换为控制器能够识别的数字信号，D/A转换器则是为了将控制器输出的数字信号转换为能够控制变频器输出频率的电压信号。对于转换器的选择，重点要选择精度高、分辨率好以及转换特性较好的转换器。

图1 变频调速供水系统控制原理示意图

3 变频调速控制系统应用实例

3.1 泵站基本情况及系统概述

耿井泵站承担东营市西部城区的主要供水任务，日设计供水量为20万吨，并于近期完成了泵房水泵机电设备的变频改造，其中主泵房的水泵电机功率为560 kW，分别由两台6 kV/560 kW变频器进行控制。对水泵泵站进行变频技术改造的基本目的是在阀门完全开放的前提下，通过变频器的输出频率对泵站水泵电机转速进行调整以便于达到改变供水量的目的，改变了传统的依靠阀门开度来调节泵站供水量的方式。同时依靠变频调解控制缓解泵站启停对于供水管网的冲击，确保泵站供水管网水压以及供水量的恒定。泵站水泵的技术参数如下所示。

机组：

1）水泵：四台，型号：24SH-13、额定流量：3168 m3/h、额定扬程：47.4 m、额定轴功率：550 kW、额定效率：88%、额定转速：970 rpm。

2）电机：型号：Y4503-6、额定功率：560kW、额定电压：6 kV、额定频率：50 Hz、额定电流：63.17 A、额定功率因数：0.894、额定转速：991 rpm。

3）变频器：变频器采用HARSVERT-A06/076变频器，变频器主要的技术性能指标如下所示：变频器容量790 kVA、额定输出电流76 A、输入频率45 Hz到55 Hz、额定输入电压6000 V、允许电压波动±10%、输入功率因数≥0.96（大于20%负载时）、输出频率范围0 Hz到50 Hz（即：调速范围0～100%）、变频器效率≥96%、输出频率分辨率0.01 Hz，无级调速、过载能力120%一分钟，150%立即保护。

3.2 变频调速控制的具体技术控制要求

1）变频调速控制系统的基本控制。首先变频调速控制系统需要配置工频旁路，通过设置工频旁路确保水泵机组既可变频调速运行，也可以直接投入工频运行。其次，另外设置系统运转保护，当变频调速控制系统局部单元故障时，不停机继续运行，以保障供水的持续性。此外，系统还专门配置了阀门联动功能，实现开停泵全过程的全部自动化。

2）变频调速控制系统阀门真空度的检测。在泵站水泵启动之前，为了确保水泵机组的正常启动，必须保证水泵泵腔处于真空的状态，因此，变频调速控制系统在水泵启动之前会对泵腔的真空度值进行确定。如果泵腔的真空度值不满足要求，变频器则会自动报警并停止水泵的启动工作。

3）管网阀门过力矩报警。在泵站运转过程中，由于操作的原因或者是机械电器的原因，会出现阀门打开过度或关闭过度问题，也就是阀门过力矩，对于变频调速控制系统在运行过程中，一旦出现阀门过力矩的问题，则会自动向变频器报警，进而采取措施进行处理。

4）水泵电机温度的报警。通过在变频器的模拟输入通道参数设定中设置超温报警、过热跳闸保护、电机冷风机启动以及电机冷风机关闭的临界温度值，可以实现变频调速控制对于电机的温度监测和自动保护功能。

3.3 变频调速控制系统的实际运行效果分析

1）简化了操作与观察。通过对泵站进行变频技术改造之后，对于泵站运行过程中的各种参数例如泵站电机的运行频率、变频器输入以及输出端的电压电流、泵站开环或者是闭环运行状态以及泵站管网水压等一系列的参数，都可以通过数字化的显示屏直观的了解，方便了对于泵站供水系统运行的观察控制。

图2 变频调速控制技术电机运行曲线图

2）泵站水泵启停的自动化控制。在进行变频技术改造中将开阀的最小水压设定为0.48 MPa，这样对于泵站水泵电机的开泵以及停泵控制，无需值班人员进行人工的操作，不仅可以避免操作失误问题的发生，同时由于变频器的启停较为平稳，避免对于管网造成冲击。

3）泵站供水全过程的恒压控制。对于泵站的两台机组，控制模式为一组机组处于开环控制的模式，一组机组处于闭环控制的模式，因此即使用户的用水量需求发生变化，只需要匹配机组变频器的运行频率，仍然能够确保水压的持续稳定。

4）明显的节能效果，在通过对泵站水泵机组进行变频调速控制技术改造之后，用电量明显下降，泵站工作成本显著降低，在节能方面具有非常显著的效果。变频调速恒压供水系统电机运行曲线与节能效果如图2、表1所示。

表1 变频调速控制技术改造节能效果分析表

4 结束语

变频调速技术作为先进的电子技术，不仅可以有效的降低泵站机组运行的能耗，同时可以有效地减轻机组运行中对于电机的机械冲击，这对于延长泵站机组设备的使用寿命，确保供水设施的正常非常有益。因此，泵站机组管理部门应该深入的了解变频调速技术的工作原理以及变频调速技术应用中需要注意的各项问题，并积极通过技术升级改造，实现变频调速技术对于泵站运行控制的最优化，进而实现泵站机组设备运行的低能耗、高效率与智能化。

参考文献

[1]张承慧，夏东伟，石庆升.频器和电机损耗的全变速泵站效率优化控制[J].电工技术学报，2006（05）.

[2]陈映裕，朱晓燕，陈浩涛.根据三个工况点选泵方法探讨——汕头市月浦水厂选泵体会[J].给水排水，2000（07）.

[3]齐学义，李铁，冯俊豪，杨任，蔡艾江.变频调速在泵站控制系统中的应用[J].兰州理工大学学报，2006（04）.

[4]戚兰英，石建杰，蒋瑞.惠南庄泵站大型高扬程水泵机组选型设计与运行方案探讨[J].北京水务，2006（01）.

泵站自动化控制篇7

关键词：泵站；电气自动化；设计

中图分类号：F407 文献标识码： A

一、泵站电气自动化在泵站的需求

1、各种非电量的自动测量、监视、通讯方面。其内容如下：水工安全方面的沉降、位移、扬压力、应力等各种监测；水位、水质、水情、水文、水量等各种监测；各种温度、湿度的监测；绝缘监测；各闸门开度、荷重等监测。

2、泵站及重要辅机系统的自动控制、保护、测量、监视、通讯方面。其内容包括：为主机配套的油系统的控制（例如：水泵叶片调节压力油系统、快速闸门液（油）压操作系统、油系统、齿轮箱冷却油系统等）；为主机配套的气系统的控制（为真空破坏阀（虹吸式泵站）所配的低压气系统、为水泵叶片调节配套的压力油及其它气动工具用的中压储能气系统）；泵站水系统（为主机组配套的冷却水系统、泵站排水系统和消防用水系统等）。

3、泵站电气设备的自动控制、保护、测量、监视、通讯方面。其内容包括：泵站高压送、变电系统；泵站0.4kV配电系统；泵站直流系统；主机励磁系统；电机的综合保护系统。 泵站内、外部的通讯网络、办公自动化、保安消防系统。

4、全站的视频监视系统及视频信息上传。根据以上纳入自动化系统的各项需求，将其进行分类、集成。按照流程框图要求设计自动化监控系统，使系统具备以下功能：控制、保护与调节功能；数据采集与处理功能；设备运行在线监视功能；事故预告与报警功能；数据远传与系统管理功能。

二、泵站电气自动化主要设备的选择

1、泵站及重要辅机系统

泵站及重要辅机系统的自动控制、测量、保护、监视、通讯方面。其内容包括：为主机配套的油系统的控制；为主机配套的气系统的控制；泵站水系统。

2、电压等级的确定

泵站电气设备的自动控制、测量、保护、监视、通讯方面。其内容包括：泵站高压送、变电系统；泵站0.4kv配电系统；泵站直流系统；主机励磁系统；电机的综合保护系统。供电电压等级主要有有35kV、10kV及0.4kV。其中0.4kV供电因电流大，线路损耗和用铜量显著增大，而10kV电压供电能显著降低损耗，又较35kV供电经济，宜优先选用。一般来说，为节约投资，当泵站附近有10kV或35kV线路经过时。宜通过T接的方式由系统取得电源，当附近没有线路或无法满足要求确需架设专线时，才考虑从附近变电站架设10kV专用线路。

3、各种非电量的自动测量、监视、通讯方面

水工安全方面的位移、沉降、扬压力、应力等各种监测；水文、水位、水情、水量、水质等各种监测；各种温度、湿度的监测；绝缘监测；各闸门开度、荷重等监测。

4、主接线的确定

泵站主接线主要根据泵站的负荷性质及运行特点决定。因泵站负荷性质均为三级负荷且容量较小，高压电源侧一般采用简单经济的线路DD变压器组接线：当采用两台以上变压器运行时，也可采用单母线结线，选用的变压器的变比、阻抗电压和接线组别应相同并且容量相同或相近，同时，为避免变压器问因环流带来的损耗和负荷分配的不平衡对变压器造成的影响，尽量不要将多台变压器并列运行。

电动机电压侧可采用单母线或单母线分段形式。当装机台数较多，考虑到运行的灵活性，电动机电压母线可采用单母线分段接线分别接多台电动机和其它受电设备。

5、全站的视频监视系统及视频信息上传

根据以上纳入自动化系统的各项需求，将其进行分类、集成。按照流程框图要求设计自动化监控系统，使系统具备以下功能：控制、保护与调节功能；数据采集与处理功能；设备运行在线监视功能；事故预告与报警功能；数据远传与系统管理功能。

三、.泵站的电气自动化设计

（1）首先是对于泵站电气自动化设计的定位。通过泵站自动化的原则我们可以知道，其自动化建设是一项系统性很强的工作，因此要多方面分析，如投入、技术、运行环境等，之后再结合各种实际情况确定其自动化的需求程度，设计出符合实际应用的自动化泵站。即为注重实际，科学定位。

（2）其次是对所建泵站电气自动化系统机构进行选择，常见的系统结构有以下三种：

监控主机+通讯协议设备。该结构是将指令交给监控主机来调整和控制的，而对通讯协议设备的要求较低，因此要重视监控主机的选择，因为它是泵站自动化控制的关键，如果出现问题就会影响指令的正常专递，自控系统也就没法正常运行。

监控主机+PLC+通讯协议设备。泵站的电气自动化系统按其单元构成可分为三个部分，分别是若干可编程控制器PLC、监控下层设备的通讯监控主机以及通过以太网通讯PLC。其中PLC是控制节点，对于提高系统运行的可靠性起着一定作用。但此系统结构也有一定的局限性，就是PLC和下层通讯能力较弱，对通讯速度造成了阻碍。

监控主机+RTU。监控主机加以太网通讯RTU结构既有继电保护的作用，同时也有可编程序控制器的功用，不仅如此，还能对开关量输入、输出以及模拟量输入输出有着保护作用。在该系统结构中，以太网是监控主机进行通讯的主要媒介，对于泵站的自动化控制发挥着巨大作用。但要选用这种系统结构必须投入较多的资金才能实现。

（3）三是泵站电气自动化设计思路

泵站电气自动化系统实现的目的，不仅仅只是在开停设备上的控制，自动化系统需要完成的工作很多，如水位、流量的监控；电气设备运行的监控和保护；事故和故障的预警；信息的采集与交换；实现无人值班等等。当然在实际设计时要以泵站的具体要求为前提，并分清设计的重点和次重点，作出切合实际的设计，主要设计思路有：信息设计，是以信息为导向的设计活动，泵站运行中所采集的信息数据是水利系统实现信息化管理的基点，能为水利信息系统提供准确的动态数据；典型设计，在没有相应标准和规范的前提下典型设计可以起到标志性作用，通过典型设计固定下来的技术和方案可以为同类型的泵站建设提供参考作用；模块化典型设计，由于泵站类型不多，但自动化系统要求不一，各个泵站还是存在机组台数和形式的区别。通过典型设计可以设计出若干个模块，整个泵站综合自动化系统就是由数个基本模块通过积木式叠加组合而成，再根据不同泵站的建设要求就可将其应用到泵站设计之中了。

四、泵站电气自动化可实现的功能

（1）数据采集与处理。通过自动周期性地采集或由操作员通过应用程序发命令采集泵站现场各种实时数据，进行必要的数据预处理并以一定的格式存入实时数据库，按照信号性质的不同把它细分为模拟量、开关量及脉冲数字量等。

（2）控制与调节。泵站电气自动化系统的控制功能应该满足泵站机组启、停和变电所操作规范规定的要求。机组启、停控制有一条指令完成，计算机自动检测机组启、停条件并顺序执行，当满足条件时，执行操作。对变电所开关的操作应该自动检测操作条件，并按照预定的步骤进行分合闸。对所有设备应该设置手动控制方式和自动控制方式，并设有静态试验方式。机组事故停机时，应该同时关闭相关的辅助设备。

（3）安全运行与监视。对主设备及辅机设备的运行状态进行实时监视，包括当前各主要设备的运行及停止情况、闸门启闭情况，并对各运行参数进行实时显示。

结语

总之，泵站作为市政建设和管理工程的主要设施，担负着城市排水防涝的重要任务。从目前国内大部分的泵站控制和设计管理来看还是处于相当落后的状况，与国外相比具有很大的差异。在电气控制上，自动化监控程度低，大部分的泵站仅有单级的常规控制。在管理水平上，大部分泵站的管理记录和统计都是手工操作，泵站控制和管理没有形成区域化的网络，所以必须对现有泵站电气自动化提出更高的要求。向国外无人化泵站监控管理发展，以达到减员增效和提高管理水平的目的。

参考文献：

[1]陈导.泵站电气自动化的必要性和设计思路[J].中国高新技术企业，2009，13.

泵站自动化控制篇8

关键词: 抽水泵站; 控制方案; PLC；组态监控

中图分类号：U464.138+.1文献标识码： A 文章编号：

1、抽水泵站自动控制系统的设计要求

按照项目的建设规模，结合厂区工艺的需要，供水流量要求为55000m3/h，所需压力为0.39MPa。LB型立式长轴泵，可以满足本工程的流量和扬程，效率较高，可达86%以上，配套电机功率较低，为1600kW，可以地面安装，节省结构投资，安装维护管理方便。根据供水量需求及生产机组的距离等设计条件, 本着经济节能的原则, 抽水泵站设置5台功率为1600kW的10kV高压LB型立式长轴泵作为抽水主泵，每台流量11000m3/h，扬程0.39MPa。该化工厂选址于海边, 因此设计时选用的是岸边式抽水泵站, 整个抽水泵站分为抽水头部、引水箱涵、抽水泵房、供电控制室等几部份，另配有相关辅助设备, 如格栅清污机、旋转滤网、电解制氯机组等。

2、现场控制要求与工艺控制方案

2. 1现场控制要求

根据生产实际需要, 取水泵控制系统采用集中管理、分散控制的集散型控制系统。抽水泵站现场设备设三级控制：就地、泵站控制室监控系统、化工厂控制中心监控系统。上、下控制级之间，下级控制的优先权高于上级。各级均设有“就地/遥控”两种方式，各设备均可通过“就地/遥控”选择开关切换实现手动操作远程控制的切换。

2. 2工艺控制方案

抽水泵站共有5套设备, 其中每套设备包括1块格栅、1台旋转滤网、1台高压泵、1个电动出口阀，5套设备共用一台移动式格栅清污机。5台泵对应5个吸水池, 吸水后送入厂区冷却水供水主管。在每台主泵出口处装有智能压力变送仪表, 便于监控每台水泵的出口水压。

2.2.1 监控信号的采集

为了实现泵站设备的自动运行和状态监控，泵站控制室PLC站需采集和监控的内容包括：

1) 泵站格栅除污机前液位，旋转滤网前后液位；

2) 单泵出口压力；

3) 格栅除污机和旋转滤网运行工况；

4) 机组开停一步化控制；

5) 泵机故障监测和保护（包括电机绕组/轴承温度、水泵轴承温度等的监测）；

6) 电动阀门故障监测和保护；

7) 通过现场总线接收 10/0.4KV变电所高压开关柜上综合保护单元采集的信号，包括 10KV 进线断路器、联络断路器、馈线断路器工况；10KV 进线电流、电压、电度、功率因数。

8) 通过现场总线接收低压开关柜上智能断路器采集的信号，包括进线断路器、联络断路器工况、进线电流、电压、电度、功率因数和低压水泵电机电流、有功功率、电度。

9) 泵站出水总管流量、压力（根据泵站总管出口流量控制 NaCLO 加注量）；

10) 泵站内反冲洗泵运行工况；

2.2.2 抽水主泵的启停

本工程采用5台功率为1600kW的10kV高压LB型立式长轴泵，功率较大；为减小高压泵启动时对10kV 母排的冲击，抽水泵电机采用固态软起动方式实现平滑起动。启动使用高压断路器位信号, 可以选择程控启动和单机手操启动。在设备运行中, 通过对其自身相关参数, 如定子温度、驱动端轴承温度、非驱动端轴承温度和电动机电流等进行监控, 也对电动机工作环境如水位高度等进行监控。利用传感器输入这些模拟量, 并与设定好的计算值进行比较, 来判断电动机是否处于正常运行环境, 保证设备运行稳定和状态可控。

抽水主泵启动和停机的控制要求：

1）启动前的准备

a. 开机组冷却和水系统的阀门，冷却水系统向机组供水5分钟；

b. 排气阀处于工作状态；

c. 主泵起动。

2）启动方法

a．先将阀门开至30°位置，主泵启动，阀门继续开启到全开；

b．泵和出口阀门同时启动，前10秒阀门快开，阀门在30秒内由开启至全开。

首台泵启动采用方法a启动，当共母管的多台泵中有一台泵已投入运行，其余泵亦需投入运行时，采用方法b启动其余水泵。

3）停车方法

停车时阀门与水泵电机联锁，当阀门关闭30°时，泵电机断开电源，阀门关阀时间30秒左右。

根据以上控制要求，抽水主泵机旁控制箱的电气控制原理图如图1。其中，出口阀门的状态信号取自阀门智能电动执行机构的状态输出端子。现场通过选择开关SA2来切换就地/远程控制，并通过选择开关SA1来选择每台水泵的启动方法。

图1抽水主泵机旁控制箱控制原理图

3、 PLC控制系统

3. 1在线检测仪表

根据工艺流程在线参数检测和控制需要配置必要的流量、压力、液位在线检测仪表：

1) 泵站出水总管设置电磁流量仪1套和压力变送器1套；

2) 单泵出水管分别设置压力变送器1套，共5套；

3) 泵站格栅除污机前设置超声波液位变送器2套；

4) 泵站旋转滤网前后共设置超声波液位变送器10套

3. 2 PLC硬件配置

根据现场要求和通信方式要求, 选用支持RS232和Ethernet 通信方式的S7-300型可编程控制器,PLC模块与上位机采用Ethernet 通信方式, 通过工业以太网交换机进行通信。配置SM321数字量输入模块2块、SM322数字量输出模块1块、SM331模拟量输入模块（用于热电阻）4块，根据配置模块总数选择机架1个。

表1 PLC系统配置表

4组态监控

系统的监控界面主要由几部分组成: 各设备的运行情况监控, 系统中管道压力等参数的实时数据,高压电动机的实时监控数据( 电流、温度等), 各个设备的手操控制、报警记录和历史趋势图等，可实现如下功能：

1)显示功能

生成抽水泵站的生产工艺流程、变配电系统实时动态图，为泵站生产值班人员提供清晰、友善的人机界面，生动形象地反映生产工艺流程的实时数据、完成报警、历史数据、历史趋势曲线的存储、显示和查询。生成各类生产运行管理的班报、日报、月报和年报表。

2) 工艺参数设定功能

工艺参数设定有两大类：生产工艺控制点设定和报警限设定。在监控计算机上可实现上述工艺参数的设定。对于设定值都必须经过确认，对于错误的设定和超范围的设定计算机要进行屏蔽并送出“错误”信息，提示操作人员予以改正。

3) 控制功能

在基于图形和中文菜单的方式上，在下级释放控制优先权的情况下，操作人员通过键盘或鼠标对工艺设备进行控制。

4) 通讯功能

泵房控制室 PLC 站与泵房内现场远程控制站之间以现场总线形式通讯，泵房控制室监控计算机与NaCLO加药间PLC站（设备配套带来）之间以现场总线形式通讯。

5) 报表输出功能

泵站监控计算机接收现场上传数据，并储存于服务器硬盘中，制作出日、月、季、年报表。各种报表可按照标准格式或用户需要的格式打印。

5 结语