泵站自动化技术研究

熊建伟

摘 要：自动化技术已经广泛的应用到泵站系统当中，成为泵站系统中不可缺少的一部分。经过十几年的研究探索，现如今已经形成了一个比较稳定的系统，研究的方向已经转向了如何提高泵站的运行效率和管理水平。泵站的自动化技术的成熟关系到水利工程的工作效率和发展，因此需要对泵站系统进行不断的强化。本文主要从泵站自动化系统中的测量、控制、保护和远程监督这四个方面进行分析研究，阐述泵站自动化系统的结构形式，讨论了泵站自动化系统的技术要求。

关键词：泵站设计;结构;自动化设计

中图分类号：TV675 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）13-0039-02

在现在社会中，智能化设备的出现屡见不鲜。其中泵站自动化是最典型的代表，实现自动化的方案主要是通过计算机软件进行控制硬件系统实现的，硬件的设计方案可按照泵站的具体要求及其运行特点决定。采用自动化技术进行控制具有更高的灵敏性与可靠性，相对传统的人工操作其工作效率大大提高。但日益增加的生产需求对泵站自动化系统的技术提出了更严格的要求，不断的进行完善，从而确保泵站系统能够高效的进行运行，确保工作的安全性和可靠性。

1 泵站自动化系统功能的要求

1.1 泵站自动化系统中监督测量功能的要求

为保证自动化设备在运行过程中的稳定性，需要对设备运行的相关参数进行不间断的监测，超出正常工作范围时进行预警处理等，这对于整个系统的运行是至关重要的;另一方面，为方便人工在计算机上对该过程的处理与预计，需要该反应过程中参数的处理与分析，结合事故发生可能性的因素，分析今后一段时间内可能发生的问题并及时做出相应的调整方案。

泵站的变电所在运行过程中需要监测的参数信号主要有主变压器高低压两侧的电压幅值以及电流大小、该电流主要为三相值、有功功率、装置的无功补偿大小和机器输送电压频率值;反应变电所运行状态的隔离开关、断路器和操控开关的位置信号。

泵站每台机组应当测量的信号主要有进线的三相电压、三相电流、功率因数，定子、水泵导轴瓦、上油缸以及下油缸的温度和转速等。

泵站应该测量的非电量信号主要有各机组冷却液体的压力、绝缘介质（大多数为油）的绝缘性能与其对管壁的压力、设备运行空间内部的空气压强与温度等，还需要测量上下游水位、集水井水位、前水池水位、泵站辅机设置的工作状态等等。

1.2 泵站系统中控制功能的要求

使用自动化控制的装置最基本的要求是：满足运行过程中的安全需求与运行过程中的规范要求。每进行一步操作均需要计算机发出对应的指令。如进行对隔离开关进行开合指令以此来控制设备的每一步运行过程。当出现故障时，继电保护装置可自动进行操作，将故障环节或设备隔离开来，避免对整体造成更大的影响。

系统自动控制的内容有对变电所控制的相关变压器（开启，关闭等基本操作）以及保护装置的监测与运行（继电保护为主），主机机组的启动和停止的操作控制，排水泵、油系统等的控制，水泵叶片角度调节的控制。

1.3 泵站系统中保护功能的要求

计算机保护系统的保护对象主要有变电所的主变压器、所用变压器、站用变压器和每台机组的电机。泵站计算机系统的保护功能应当满足有关泵站机组和变电所保护规范规定的要求。电气保护内容的设置需要根据被保护的对象的不同来设置。

计算机保护系统的保护内容有主变压器的电气保护、高压侧在发生短路时的短路电流保护，用户侧发生故障或街入负荷太大时出现的过负荷保护。所用变压器和站用变压器应当设置速断保护、三相过负荷保护等。机组还需要根据需要设置机组过速、轴承温度过高等事故和故障的保护。

1.4 泵站系统中远程监控管理的要求

泵站的远程监控管理功能借助了网络技术，可以方便的实时的进行远程监控，还可以实现远程视频监控。结合现在的通讯手段与技术可真正做到远程监视、远程控制、远程故障的诊断分析以及远程管理修复等操作，不仅可以提高泵站的工作效率和工作水平，提高泵站的维护水平和实现无人值守，还能够实现人力资源的优化配置。基于互联网技术，远程监控管理的工作人员可以实时的进行多个子系统的操控，可以服务于多个单位内部的若干个岗位。因此当泵站的系统发生故障时，可以利用互联网集结全世界的专家进行诊断，方便快捷。

远程调试主要适用于新建泵站的机组试运行。调试的过程主要是根据被调试的对象所作出的反应来决定下一步的工作。远程操作人员可以在手机中接收泵站在运行过程中的相关参数与状态分析，根据企业的实际要求可在手机APP中做出相应程序调节，经过通讯手段将该内容反馈回计算机中。即通过反馈状况或参数来发布调试的命令，修改工作参数。对操作的过程进行实施的记录，将所有的数据进行储存和上传，有专家对本次调试的数据进行分析和研究，决定调节的具体方案，使系统能够达到最高效率的工作状态。

远程功能是通过网络，进行远程修改的一种控制算法。在现在的自动化设备中应用尤为方便，其中涉及到的主要技术指标为信息通信技术。对泵站的远程控制主要采用的是优化控制模型。主要是在投入使用一段时间后，可对现有的控制方案进行优化改进。

远程故障诊断是自动化运行过程中最突出的特点，简单来说它是当泵站系统出现故障问题时，可自动进行数据处理分析并提出解决方案的环节，也称为是专家系统。

2 泵站自动化系统的结构形式

目前泵站自动化系统主要采取的型号是DCS，即集散控制系统。该系统的特征是采用其中控制，下发至各个子系统中进行分别执行控制。就是将整个系统进行一一划分，不同的操作环节与部分划分给若干个子系统，通过子系统的计算机来进行控制和管理，子系统之间可进行信息的交流。

图1所示的监控系统采用分级管理，第一级只要完成对变电站运行过程中各设备的传感器示数的采集，并在出现故障时可发布最高级的程序指令进行各设备的调节。同时作为信息传递的中枢环节，可实现各设备之间的相互联系，可同员工的手机APP进行无线通讯，做到信息的相互交流，可以更好的進行协调工作。第二级是监控级，价格第二级设置在了泵站的控制室内，可以完成现场的检测和控制的管理工作。可以设置控制台对第一级现场的数据进行采集整理分析和存储。第三级是泵站管理级，是泵站单位的计算机网络。它用于接受第二级传递来的对第一级的信息的收集和数据的分析等，便于管理人员能够实时的观测系统的运行状态，可以随时的对泵站的管理单位所有事物进行管理。还可以通过互联网向上一级的管理部门发送数据或者接受命令和指示。

随着技术的发展，DCS已经成为了一种普遍使用的系统模式，DCS是从过程控制工业发展起来的，是大系统的概念产品。除却DCS系统之外，还存在以PLC为采集控制站的集散控制系统和以工业控制计算机作为采集控制站的集散控制系统。

3 泵站自动化技术要求

3.1 硬件技术要求

泵站自动化系统的硬件要求十分严格，应该选择成熟的可靠的工业产品设备，具备良好的可维护性、可扩展性，可以进行硬件故障的自诊和自恢复的硬件电路。采用模板式结构，用户可以根据自身的需求进行功能的增加或者减少。

3.2 远程监控系统的技术要求

泵站的远程监控系统不仅要考虑到原有的网络技术和控制技术的特点，还应当考虑到系统出现的新特征。网络数据库不仅是动态的、实时的，还需要具有较高的编程效率和较好的兼容性。

3.3 软件技术要求

泵站的自动化系统软件主要包括系统软件、支持软件和应用软件。这些软件的选择都应该使成熟可靠的，能够采用多任务实施控制的系统。软件系统应当具备自诊断功能，及时的发现自身的故障所在，并显示出故障所在的位置。还应当具备故障自恢复能力，当出现失控等状况时可以通过自我恢复的功能恢复正常的状态。应用软件应当采取模块化式结构，便于后期进行功能的扩充和修改操作等流程。软件系统还需要提供可以进行泵站运行报表制作和帮助用户自定义控制算法编制的工具。

4 结语

总而言之，泵站担负着灌溉、排涝、航运补水、城市供水等多方面的任务，因此需要十分注重泵站系统的完整性和运行的高效率，提升泵站自动化技术的建设和实施，实现泵站运行管理自动化和信息化，从而一步步提高泵站的运行维护水平，合理的对人力资源进行配置和优化，对泵站的运行管理模式的改变起着重要的作用。泵站自动化系统能够为流域内的水资源进行优化的调度，充分合理的发挥水利工程的综合效益，为社会的发展奠定坚实的基础。

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