浅谈地铁自动排水系统中基于浮球开关的潜污泵控制策略分析与改进措施

2018-11-08李石金

中小企业管理与科技 2018年17期

李石金

（广州地铁集团有限公司，广州 510000）

1 地铁自动排水系统

地铁自动排水系统主要由集水井，潜污泵，排水管，液位传感器，水泵控制部分组成。其中，液位传感器是一种常用的测量仪器，被广泛应用于多个行业当中。液位传感器的种类较多，主要分为三大类：①电极式浮球液位开关，电极式浮球液位开关本体使用工程塑料制成，密封性好、机械强度高；信号传输电缆采用特殊材料制成，耐用且抗腐蚀能力好；结构较为简单。通过输出稳定的“通”、“断”信号，不产生误操作，可靠性高。此外，安装方便，调试简单，通过上下调节定位重块，即可任意调节基准控制范围。②浮筒式液位传感器：浮筒式液位传感器是利用金属膜应变传感原理来测量液体的液位的，优点是测量精度较高，但设备成本相对较高。③静压式液位传感器：静压式液位传感器是利用液体静压力的测量原理进行工作。常见选用硅压力测压传感器将测量到的液体压力转换成电信号，之后再经放大电路放大，以及经补偿电路补偿，最后以小电流方式输出液位值，经模数转换后反馈液位读数。

上述三种液位传感器从左至右对应了下文图1所示的实物。

图1 三类液位传感器实物

后两种传感器属于可精确测量液位高度的传感器，因地铁排水系统中对于液位的检测精度无特殊要求，但对设备的可靠性要求较高，因此，电极式的浮球液位开关在地铁排水系统中较为常见[1]。

2 改进前的控制策略

以车站主废水泵房潜污泵（二台泵）为例，在废水池内设潜污泵两台，日常情况仅一台工作，且依次轮换工作，互为备用；特殊情况下（例如超高水位）两台同时启动。废水池内设超低报警水位、停泵水位、第一台泵启泵水位、第二台泵启泵水位（同时为超高报警水位）共四个水位，对应设置四个浮球开关；其控制要求如下：①当水位达到超低水位时报警，控制回路将保证两台潜污泵都停止工作。②当水位达到停泵水位时，两台潜污泵均能停止工作。③当水位达到第一台泵启泵水位时，第一台潜污泵开启。④当水位达到第二台泵启泵水位时，控制回路保证两台潜污泵都处于运行状态，同时发出报警信号。

改进前的控制策略通过使用继电器控制电路实现终端控制功能，见图2。

图2 改进前的控制箱实物图片

3 改进后的控制策略

同样以车站主废水泵房潜污泵（二台泵）为例，废水池内设潜污泵两台，日常情况仅一台工作，且依次轮换工作，互为备用；特殊情况下（例如超高水位）两台同时启动。废水池内设超低报警水位、停泵水位、第一台泵启泵水位、第二台泵启泵水位（同时为超高报警水位）以及危险报警水位共五个水位，对应设置五个浮球开关如下：①当水位达到超低水位时报警，控制回路将保证两台潜污泵都停止工作。②当水位达到停泵水位时，两台潜污泵均能停止工作。③当水位达到第一台泵启泵水位时，第一台泵开启。④当水位达到第二台泵启泵水位时，控制回路将保证两台潜污泵都处于运行状态，同时发出报警信号。⑤当水位达到危险报警水位时，车站控制室发出报警信号，并可在车站控制室强制启动两台潜污泵。⑥增设浮球故障逻辑判断、控制电源故障反馈以及终端控制箱面板设有指示灯指示信息，并能反馈到BAS（楼宇自动化系统）系统中。

改进后的控制策略通过使用PLC实现终端控制功能，见图3。

4 改进前后的控制策略对比分析

从改进前后的控制策略描述可知，两者的基本功能大体相同，均针对两台潜污泵的启停功能进行控制。改进后的控制策略不同之处在于：①增加危险报警水位，当启一台泵水位或启两台泵水位的浮球开关故障或两者均故障时导致无法及时抽水，水位到达危险报警水位时可在车站控制室接收到报警信息，同时可通过车站控制室设置的强制启动按钮进行启动两台泵进行抽水。②通过采用PLC进行控制，增加浮球开关故障逻辑判断功能、控制电源故障判断功能，将故障判断反馈到BAS系统中，以及在终端控制箱面板增设指示灯指示信息，改进人机交互体验。其中浮球开关逻辑故障判断功能设计为其中某一个浮球开关故障的判断。例如，假设超低水位报警信号发出，则判断停泵水位浮球开关故障；假设未经开启一台水泵就开启两台水泵时，则判断为启一台泵的水位浮球开关故障；假设未启动两台泵而发出危险报警信号时，则判断为启两台泵水位浮球开关故障。控制电源故障则通过硬接点连接到BAS系统实现判断。