进水泵房自控系统说明

魏 君（天津泰达水业有限公司，天津 300457）

进水泵房自控系统说明

魏 君
（天津泰达水业有限公司，天津 300457）

摘 要：净水厂进水泵房的作用是为水厂一二期和三期以及水厂绿化提供水源，本文从进水泵房的控制模式、流量调节、压力调节、水泵的停机保护、水泵的自动启泵控制及自动停泵控制等方面进行了介绍，综述了进水泵房在各个方面的控制特点。

关键词：泵房；控制；流量调节；压力调节

该泵站PLC控制系统主要控制三期三台取水泵（1#、2#、3#），一、二期三台取水泵（4#、5#、6#）及两台绿化泵（7#、8#）。辅助设备包括抽真空系统及轴流风机。

所有设备的控制方式主要分为就地控制及远程PLC控制，控制方式的切换在设备的电气柜上通过拨动模式选择开关实现。

六台取水泵及两台绿化泵当电气柜上的模式选择开关在“就地箱手动”、“低压柜联动”及“低压柜手动”方式下时，对于PLC控制系统来说均为“就地”即PLC控制系统无法控制泵的启停，无法控制变频泵的频率，所有上述操作由操作人员在现场完成。当模式选择开关在“PLC”方式下时，PLC控制系统才可对泵进行操作。

真空系统电气柜在泵房内，有“自动/手动”及“就地/远程”两个选择开关，当“就地/远程”选择开关在“就地”位置，则PLC控制系统无法对真空系统进行操作，抽真空过程由操作人员在现场完成。当选择开关在“远程”位置，PLC控制系统自动完成抽真空过程。

轴流风机电气柜上有“开关柜/ PLC”选择开关，在“开关柜”位置时，轴流风机的启停由操作人员现场完成。当在“PLC”位置时，轴流风机的启停由PLC控制系统自动完成。

1 触摸屏系统简介

现场触摸屏系统是指现场PLC控制柜上安装的触摸屏通过图形、表格等多种形式将生产现场的生产数据、运行状态等信息进行实时反映，以表明当前生产情况，并可通过在触摸屏上的操作，改变当前生产运行状态的现场操作系统。

泰达开发区净水厂取水泵房触摸屏使用法国施耐德公司XBT GT7340 15”多功能触摸屏。LCD显示屏为彩色TFT，颜色为65536色，清晰度为1024×768像素，供电电压DC24V。

2 设备控制方式说明

2.1 取水泵远程时的控制模式

1#、2#、3#取水泵为三期取水泵，其中1#取水泵为软启泵，2#、3#取水泵为变频泵。4#、5#、6#取水泵为一、二期取水泵，其中4#取水泵为软启泵，5#、6#取水泵为变频泵。取水泵自动控制主要控制进水流量。

取水泵的控制分为“点控”与“联控”，“点控”状态下，由操作人员在触摸屏上控制取水泵的启动与停止。在“联控”状态下，由PLC系统根据程序判断条件，自动对取水泵进行启停操作。当取水泵由就地状态转换为远程状态时，初始为“点控”状态。

变频取水泵频率调节分为“频率强制”及“频率自动”，在“频率强制”状态下，操作人员可在触摸屏上设定取水泵的运行频率。在“频率自动”状态下，取水泵根据设定流量，自动调节取水泵频率。在“联动”状态时，频率调节模式为“频率自动”无法修改。

2.2 三期取水泵流量调节过程

三期取水泵频率自动方式为调节流量，即根据脉冲澄清池进水流量进行频率自动调节。脉冲澄清池分单线运行和双线运行两种情况。

单线运行时，首先PID方式快速调整流量至1500m3/h，实际流量超过1500m3/ h以后再按照在触摸屏“参数设置”界面中设定的“三期每半小时单线步进量”中设定的流量进行步进调节，最终调节至设定流量。程序设计步进时间为5分钟，因此5分钟内流量上升量不能超过“三期每半小时单线步进量”除以6。当设定流量低于实际流量时，快速降低频率，使实际流量快速符合设定流量。

举例说明，设定流量为2400m3/h，当前“三期每半小时单线步进量”设定值为300。首先PID方式调整频率，让实际流量快速达到1500m3/h，然后按每5分钟50m3（300除以6）的流量向上调节900m3，预计1小时30分钟后调节至2400m3/h。若修改设定流量至2700m3/h，则继续按每5分钟50m3的流量向上调节300m3，预计30分钟后调节至2700m3/h。若将设定流量修改至2100m3/h，则按PID方式快速将流量快速调整至2100m3/h。

双线运行调节方式同单线运行相似，不同的是首先PID方式快速调整流量至3000m3/h，实际流量超过3000m3/h以后再按照在触摸屏“参数设置”界面中设定的“三期每半小时单线步进量”中设定的流量×2进行步进调节，即若“三期每半小时单线步进量”设定为300，单线运行时每5分钟步进量为50m3，双线运行时每5分钟步进量为100m3。

频率调节方式采用等频调节，即若2#、3#取水泵都在“频率自动”方式下运行，则2#、3#取水泵频率保持一致。若2#、3#取水泵有一台在“频率强制”方式下运行，另一台在“频率自动”方式下运行。当由“频率强制”切换至“频率自动”时，变频频率按强制频率与自动频率的平均值设定。举例说明：2#泵在“频率自动”方式下运行，运行频率为40Hz，3#泵在“频率强制”方式下运行，运行频率设定为44Hz，当3#泵切换至“频率自动”方式下时，2#、3#泵设定频率为（40+44）/2=42Hz进行调节。

2.3 一、二期取水泵流量调节过程

一、二期取水泵频率自动方式为调节流量，即根据一、二期进水流量进行频率自动调节。

由于一、二期流量计与取水泵房相隔较远，因此当取水泵频率改变后需要4~5分钟流量计才能监控到变换。在这种情况下，一、二期取水泵的流量调节采用步进调节方式，即每5分钟，根据实际流量与设定流量的差值范围，自动加、减取水泵频率一次。差值越大加、减频率越大。最终将流量调节至设定流量。

2.4 绿化泵压力调节过程

7#、8#泵为绿化泵，其中7#绿化泵为软启泵，8#绿化泵为变频泵。绿化泵自动控制主要控制供水压力。

绿化泵控制模式与取水泵相似。

绿化泵压力调节采用PID调节方式，保证压力能很快的达到设定压力。

2.5 设备的停机保护

为保证取水泵及绿化泵安全可靠运行，程序设计当出现一些极特殊情况时需停机保护。

（1）超温停机保护

取水泵有七个测温参数，包括三相绕组温度、两个电机轴温和两个水泵轴温。绿化泵有五个测温参数，包括三相绕组温度，两个电机轴温。

在触摸屏上可设置超温报警数值，当检测温度超过报警温度后，将报警，当检测温度继续上升超过停机温度后将停泵。

水泵三相绕组温度都超过145℃时，将停机。

水泵两个电机轴温都超过75℃时，将停机。

（2）超压停机保护

在触摸屏上可设置各泵的超压停机值，当检测到泵后压力低于设定值后，延时60S停机。

（3）低流量停机保护

在触摸屏上可设置绿化泵的低流量停机值，当检测到泵后流量低于设定值后，延时30s停机。

（4）吸水井低液位停机保护

在触摸屏上可设置吸水井低液位停机值，当检测到两个吸水井液位信号都低于设定值，延时30s停机。

2.6 取水泵自动启泵条件

当取水泵设定为“联控”时，将根据运行工况自动启停取水泵。取水泵启泵条件有三。

（1）单取水泵流量上限启泵

三期单台“频率自动”运行的取水泵流量达到3600m3/h，一、二期单台“频率自动”运行的取水泵流量达到4300m3/h。

（2）频率达到上限启泵

“频率自动”运行的取水泵频率达到上限49Hz。

（3）电机达到额定电流

“频率自动”运行的取水泵电机达到额定电流。

上述任一条件满足时，频率不再上升，并延时120s后，进入自动启泵程序。

2.7 取水泵自动停泵条件

当取水泵设定为“联控”时，将根据运行工况自动启停取水泵。取水泵启泵条件有二。

（1）设定流量低于两台取水泵运行流量下限停泵。

三期设定流量低于3200；一、二期设定流量低于3900。

（2）频率达到上限启泵

三期“频率自动”运行的取水泵频率达到下限35Hz；一、二期“频率自动”运行的取水泵频率达到下限30Hz。

上述任一条件满足，若当前有两台泵在运行时，频率不再下降，并延时180s后，进入自动停泵程序。

结语

目前，进水泵房的自动控制技术已经相对成熟，但绝大部分还是需要人工进行参与，要让进水泵房真正的实现无人化值守，还需要加强以下几个方面的研究：

（1）变频电机的谐波治理。

（2）联控系统的进一步完善。

（3）水泵的配置避免配水死区的出现。

参考文献

[1]张新华.矿井水泵房PLC控制系统可靠性研究与应用[J].中国煤炭工业，2013 （01）：52-53.

中图分类号：TD442

文献标识码：A