城市排水泵站是城市排水與防洪的重要設(shè)施，但國內(nèi)一些泵站從控制和管理角度來看還比較落后，泵站內(nèi)設(shè)備靠人工操作(比如由人工測報(bào)水位和流量、人工開停機(jī)等)，有的也只是采用了常規(guī)的繼電器控制等簡單方法。有些城市,其分散的泵站之間缺少信息上的有機(jī)聯(lián)系,泵站控制和管理沒有形成區(qū)域化網(wǎng)絡(luò),調(diào)度管理缺乏可靠的自動化手段,在汛期甚至不能發(fā)揮協(xié)同排水、及時(shí)除澇的作用。
為了提高城市排水泵站的管理水平和運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性,排水泵站有必要采用以PLC為核心的自動控制系統(tǒng)以實(shí)行自動化運(yùn)行,進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度監(jiān)控管理，從而在城市防汛指揮和日常排水調(diào)度管理工作中能及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地掌握有關(guān)信息,科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確地調(diào)度涵閘、泵站設(shè)施,使之協(xié)調(diào)、正常工作。城市排水泵站控制系統(tǒng)的基本要求自動控制生產(chǎn)過程中值班人員不直接參與控制,只需對整個(gè)裝置巡視、維修、調(diào)試。城市排水泵站控制系統(tǒng)由檢測部分、控制部分、執(zhí)行部分等幾部分組成。為了使系統(tǒng)正常工作,應(yīng)滿足以下基本要求:
(1)系統(tǒng)要有抗干擾措施,控制信號線采用屏蔽雙絞線且屏蔽層、設(shè)備外殼要可靠接地。
(2)為了保證設(shè)備正常工作,建議采用雙電源供電。雖然規(guī)范上沒有要求泵站一定要雙電源供電,但作為城市排水泵站這樣重要的設(shè)施,一旦停電失去功能將嚴(yán)重影響城市生產(chǎn)生活。
(3)水泵控制盤應(yīng)具有就地和遠(yuǎn)程控制功能,在控制回路中兩種功能完全獨(dú)立工作,通過方式選擇開關(guān)來選擇工作方式,一旦自動控制系統(tǒng)故障就能脫機(jī)手動運(yùn)行。
(4)建議采用軟啟動裝置啟動電機(jī),降低對電閘、水泵及電機(jī)的沖擊。
(5)城市排水泵站必須是實(shí)時(shí)控制,即數(shù)據(jù)采集、決策、控制不斷重復(fù),使整個(gè)系統(tǒng)按給定規(guī)律工作、對被控參數(shù)與設(shè)備監(jiān)督以及故障報(bào)警或保護(hù)。
(6)排水泵站應(yīng)具有很好的接地和防雷措施。
(7)系統(tǒng)無功補(bǔ)償采用就地分散自動補(bǔ)償方式。采用可編程序控制器(PLC)是實(shí)現(xiàn)泵站自動控制的有效方法PLC是一種以微處理器為核心進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的系統(tǒng),是一種用于控制的特殊計(jì)算機(jī),因此PLC的基本組成與一般微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相似。其硬件主要由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源組成,其軟件由系統(tǒng)程序和用戶程序組成,系統(tǒng)程序由廠商寫入,用戶不能直接讀寫、修改,用戶程序由用戶用PLC編程語言根據(jù)控制要求編寫。和常規(guī)硬件電路控制系統(tǒng)相比,其采用“可編程”的PLC代替了繼電器電路,也就是用程序(軟件)代替了繼電器控制電路的機(jī)械“觸點(diǎn)”控制，PLC就相當(dāng)于是各種“軟繼電器”。采用PLC對整個(gè)泵站實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)控,根據(jù)水位、泵的狀態(tài)等工況自動投切。和常規(guī)單純繼電器控制相比,PLC有以下優(yōu)點(diǎn):可靠、抗干擾,控制動作速度快、精度高,不會拒動、誤動,靈活性、可擴(kuò)展性好,體積小、重量輕、能耗低、元件少、維護(hù)工作量少,編程、參數(shù)整定和修改、安裝維護(hù)及使用都很方便,功能完善且具有自診斷故障的功能,通用性強(qiáng)。因此,在現(xiàn)場控制層面以PLC為控制核心來控制泵站各設(shè)備是一種理想的方法。
城市排水泵站自動控制系統(tǒng)應(yīng)使水泵組合優(yōu)化運(yùn)行目前，有的排水泵站仍使用多臺定速泵排水方式。問題是城市排水泵站進(jìn)水量變化大，這種方式效率低,水泵機(jī)組啟停頻繁，主回路接觸器的壽命、泵的壽命以及電機(jī)發(fā)熱和壽命都會出現(xiàn)問題。況且即使設(shè)計(jì)上認(rèn)真考慮了水池調(diào)蓄容積和機(jī)組容量搭配,在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也會失調(diào),不能有效控制進(jìn)水位在警戒線以內(nèi),甚至導(dǎo)致上游低洼區(qū)排水難而積水或下游井跑水問題。為了改善上述狀況,建議采用PLC控制的變速與定速水泵組合運(yùn)行的方式,即根據(jù)集水池進(jìn)水流量優(yōu)化控制水泵,使水池進(jìn)、出流量基本相等,這樣既可以保持水位穩(wěn)定，又可以降低能耗,提高自動化程度,減少對設(shè)備及電網(wǎng)的危害，并使水泵在高效區(qū)運(yùn)行,對節(jié)電、減少管路淤泥以及防止低洼地區(qū)冒水具有良好效果。
變速系統(tǒng)采用PLC控制,由儀表測量的水位、水量等參數(shù)及各種故障信號傳送給PLC，PLC輸出的，啟停水泵信號經(jīng)接口連接器、寄存器及繼電器驅(qū)動后自動控制水泵啟停?？刂剖侄问怯芍骰芈方佑|器的通斷使運(yùn)行的水泵臺數(shù)增減,設(shè)計(jì)時(shí)要注意水泵之間的自動換車,使之運(yùn)行時(shí)間均衡。水泵發(fā)生故障時(shí),系統(tǒng)自動切除故障泵、啟動備用泵并報(bào)警。軟件設(shè)計(jì)方面建議以集水池水位計(jì)給出的測定值作為控制運(yùn)行的直接參數(shù),以進(jìn)水位換算的來水量和進(jìn)出水位相減的高差作為間接參數(shù),并用流量計(jì)核對,即既要考慮集水池水位,又要考慮到其水位變化率。
通過對水位差的檢測,自動循環(huán)投入各臺泵，使每臺泵都能處于工作狀態(tài)?？刂圃瓌t是使水泵排水量跟隨進(jìn)水量的變化,保持泵站進(jìn)出水量平衡(保持某一范圍的水位)的條件下自動進(jìn)行水泵啟停、電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)等操作,使水泵在高效點(diǎn)工作。城市排水泵站自動控制系統(tǒng)應(yīng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能遠(yuǎn)程監(jiān)控是通過有線(電話網(wǎng)、光纜等)或無線通訊網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸通道,由設(shè)在遠(yuǎn)處的監(jiān)視控制盤發(fā)出對全市多個(gè)泵站設(shè)備的狀態(tài)、動作監(jiān)視和操作指令以實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)控和集中管理。實(shí)施遠(yuǎn)程自動監(jiān)控是城市各泵站自動化集成的必然結(jié)果和要求。其要求實(shí)現(xiàn)對全市排水系統(tǒng)運(yùn)行過程中各監(jiān)控點(diǎn)(涵閘、泵站設(shè)備)的水位、流量、雨量、電流、電壓、開機(jī)臺數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、存儲、統(tǒng)計(jì)匯總,從而能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和遠(yuǎn)程診斷,同時(shí)對各泵站的水泵、閥門等設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動遠(yuǎn)程控制,迅速為城市排水管理部門提供準(zhǔn)確、可靠的決策依據(jù),使排水管理、汛期排澇控制走向信息化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化的科學(xué)軌道,從而提高城市排水調(diào)度管理水平。結(jié)語城市排水泵站采用計(jì)算機(jī)為核心的自動控制系統(tǒng)后,將真正實(shí)現(xiàn)無人化值守、統(tǒng)一調(diào)度監(jiān)控管理,這將大大提高工作效率,減少運(yùn)行成本,使日常排水調(diào)度管理工作過程能及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠地掌握水情信息,科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確地調(diào)度泵站設(shè)施,使之協(xié)調(diào)、正常工作,確保城市排水系統(tǒng)高效正常運(yùn)行、汛期安全度汛，從而保障人們生產(chǎn)生活的正常秩序。
（轉(zhuǎn)載）
