李志強(qiáng)

（甘肅省莊浪縣水務(wù)局，744600，莊浪）

莊浪縣位于甘肅省東部，六盤山西麓，洛水西調(diào)人飲工程是充分利用下洛河淺層地下水資源修建的一處電提式人飲工程，設(shè)計(jì)供水能力3067 m3/d，主要建設(shè)內(nèi)容為水源工程、上水工程、供水工程、自動(dòng)化控制系統(tǒng)和附屬工程五部分，其中自動(dòng)化控制系統(tǒng)是上水工程的主要組成部分。

一、自動(dòng)化控制系統(tǒng)總體方案

該系統(tǒng)規(guī)劃在管理所院內(nèi)設(shè)立中心控制室，安裝計(jì)算機(jī)和打印機(jī)各1臺(tái)，在配電間安裝配電柜5套，并在2個(gè)高位水池、3個(gè)大口井和清水池安裝液位傳感器各1個(gè)，利用屏蔽信號(hào)雙絞線把配電柜、計(jì)算機(jī)、機(jī)泵等設(shè)備相連，通過(guò)對(duì)設(shè)定的系統(tǒng)軟件程序進(jìn)行操作，達(dá)到對(duì)各水池上下限水位、大口井水量、水泵出水量及啟停進(jìn)行檢測(cè)與控制的目的。

二、供配電及自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.供配電系統(tǒng)

安裝 1 臺(tái) 350 kVA、10/0.4 kV、S9型全封閉式變壓器1臺(tái)，通過(guò)動(dòng)力電纜從變壓器低壓側(cè)引至泵站低壓側(cè)進(jìn)線柜，變壓器低壓側(cè)輸出電壓等級(jí)為0.4 kV，高壓側(cè)采用RW4—10/10A跌落式熔斷器3組，作為變壓器短路、過(guò)電流保護(hù)，裝設(shè)Y5W—12.7/42氧化鋅避雷器1組，防止雷擊過(guò)電壓，進(jìn)線柜采用DW15系列低壓短路器，電動(dòng)機(jī)控制方式采用SJR2型數(shù)字智能型軟啟器實(shí)現(xiàn)水泵的軟啟軟停，電動(dòng)機(jī)全自動(dòng)控制柜內(nèi)安裝GTJDG6—200系列電動(dòng)機(jī)智能控制器，以完成對(duì)電機(jī)各數(shù)據(jù)的采集。低壓配電柜上安裝電流表、電壓表、有功電度表以便監(jiān)視運(yùn)行狀況。

2.自動(dòng)控制技術(shù)要求

泵房提水泵控制柜控制、運(yùn)行及信號(hào)顯示方式。

①要求能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種運(yùn)行方式，并具有手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。

②當(dāng)高位水池水位到達(dá)設(shè)定的上（下）限水位時(shí)，軟啟動(dòng)控制的水泵要能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)軟停止（啟動(dòng)）運(yùn)行的功能。

③當(dāng)水廠清水池水位到達(dá)設(shè)定的上（下）限水位時(shí)，機(jī)井水泵控制柜控制的潛水泵要能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停止（啟動(dòng)）運(yùn)行的功能。

④自動(dòng)控制柜根據(jù)水位下降的速度自動(dòng)控制一臺(tái)或兩臺(tái)水泵運(yùn)行，當(dāng)其中一臺(tái)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)備用的另一臺(tái)泵組。

⑤控制柜配置顯示運(yùn)行設(shè)備的電流、電壓、電量及水池水位四種儀表。

3.中央計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求

（1）監(jiān)控系統(tǒng)

基本配置：計(jì)算機(jī)1臺(tái)，打印機(jī)1臺(tái)。

（2）系統(tǒng)功能

①控制功能：監(jiān)控系統(tǒng)具有密碼保護(hù)系統(tǒng)，能設(shè)定操作級(jí)別和相應(yīng)的權(quán)限，并對(duì)不同操作員進(jìn)行權(quán)限限制；遙控及遙調(diào)操作時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出控制命令，自動(dòng)校驗(yàn)操作者的操作權(quán)限及口令，實(shí)現(xiàn)水泵的啟停操作，顯示操作結(jié)果并自動(dòng)記錄操作者、操作對(duì)象及操作時(shí)間。

②數(shù)據(jù)采集功能：系統(tǒng)對(duì)模擬量、開(kāi)關(guān)量實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，所有水量、加藥量、水位均能實(shí)時(shí)采樣，歷史數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)定時(shí)間間隔自動(dòng)轉(zhuǎn)存于硬盤。

③數(shù)據(jù)處理功能：對(duì)模擬量進(jìn)行合理性校驗(yàn)、上下限比較等。對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，分辨率小于或等于1ms，對(duì)開(kāi)關(guān)變位作事件記錄并輸出告警，對(duì)重要?dú)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存盤。系統(tǒng)重啟時(shí)，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。編輯、管理為全圖形界面。對(duì)日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)、月報(bào)數(shù)據(jù)、年報(bào)數(shù)據(jù)以及報(bào)警記錄（開(kāi)關(guān)變位、數(shù)據(jù)越限、保護(hù)告警、通道事項(xiàng)）等數(shù)據(jù)進(jìn)行永久保存；對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行日、月檢索，能對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作；對(duì)任一數(shù)據(jù)進(jìn)行日、月統(tǒng)計(jì)，并指明該數(shù)據(jù)在該日的最大值、最小值以及發(fā)生的時(shí)間，該數(shù)據(jù)在某月的最大值、最小值、平均值以及發(fā)生的時(shí)間；對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)可進(jìn)行回顧打印。

④統(tǒng)計(jì)計(jì)算：對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，產(chǎn)生水量、加藥量、水位日/月/年的最大與最小值以及電量累計(jì)值、設(shè)備正常/異常變位次數(shù)等，支持各種計(jì)算和組合計(jì)算，如加、減、乘、除等。

⑤人機(jī)界面：顯示系統(tǒng)配置圖，可上下左右移動(dòng)、縮放。主接線圖上實(shí)時(shí)顯示各水泵的運(yùn)行狀態(tài)，在線運(yùn)行參數(shù)，如電壓、電流、水量、水位等，各線路按變量不同以不同顏色區(qū)分。另外還有棒圖顯示功能，通過(guò)棒圖（平面圖形或三維立體圖形）顯示，可以形象觀察實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)的變化。同時(shí)還有表格及曲線顯示功能、事故顯示功能。

⑥報(bào)表顯示和打?。河懈鞣N實(shí)時(shí)報(bào)表、趨勢(shì)曲線、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表（負(fù)荷報(bào)表、電壓報(bào)表、水量、加藥量、水位等）；報(bào)表內(nèi)容可為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中任意點(diǎn)值，報(bào)警文件中指定內(nèi)容；支持圖文混排、再計(jì)算；隨機(jī)打印水泵、閥門動(dòng)作記錄，遙控操作記錄?？稍O(shè)定定時(shí)打印或隨機(jī)打印任一報(bào)表。

⑦報(bào)警信息：報(bào)警的類型有語(yǔ)音報(bào)警、聲音報(bào)警、報(bào)警畫面等，可以在線設(shè)置為單獨(dú)使用一種報(bào)警功能或是同時(shí)使用，當(dāng)某廠站水泵、水位信號(hào)發(fā)生變位時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲響和語(yǔ)音報(bào)警，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)將該泵站的一次接線圖彈出，相應(yīng)開(kāi)關(guān)閃爍，報(bào)警內(nèi)容顯示在畫面底部的報(bào)警框內(nèi)。遇遙測(cè)越限、通道故障、事故追憶等均啟動(dòng)同樣的這些報(bào)警。音響提示，打印機(jī)記錄相應(yīng)的告警事件，并寫盤保存；所有報(bào)警記錄可集中顯示并可隨機(jī)或定時(shí)打印，可查詢?nèi)我惶斓臍v史報(bào)警記錄并打印。

⑧關(guān)于主系統(tǒng)圖及日?qǐng)?bào)表的制作及編輯：所顯示的圖形可多級(jí)縮放，既有全景又有細(xì)節(jié)顯示，對(duì)圖形進(jìn)行放大、縮小時(shí)，按比例選擇合適的平面顯示。系統(tǒng)還提供圖表編輯工具，對(duì)所有的圖形和報(bào)表均可在線編輯。

⑨安全性：用戶可以鍵入唯一的用戶標(biāo)識(shí)和口令進(jìn)入系統(tǒng)，一旦用戶登錄到系統(tǒng)后，系統(tǒng)將根據(jù)其授權(quán)范圍，禁止其對(duì)屬于其授權(quán)范圍的對(duì)象的操作和控制，并對(duì)用戶在其授權(quán)范圍內(nèi)的對(duì)象的各種操作控制進(jìn)行記錄打印。

⑩維護(hù)功能：所有修改都可在線進(jìn)行，為全圖形、漢化界面。如有各種類型的畫面報(bào)表的在線編輯功能，前景數(shù)據(jù)的畫面報(bào)表的在線編輯功能，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容的在線修改功能，運(yùn)行參數(shù)及限額的在線設(shè)置、狀態(tài)修改功能。

?其他功能：事件順序記錄顯示與打印功能，通信故障監(jiān)視、異常報(bào)警；通信報(bào)文顯示、打印、存儲(chǔ)功能。系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠，用戶界面良好，易學(xué)易用，操作簡(jiǎn)便，系統(tǒng)具備良好的擴(kuò)展性，當(dāng)增加硬件設(shè)備時(shí)，不會(huì)涉及軟件的改動(dòng)。系統(tǒng)提供了與其他多種系統(tǒng)的接口，可以瀏覽方式或轉(zhuǎn)發(fā)方式接收本系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)。

三、技術(shù)創(chuàng)新

1.大口井、清水池、蓄水池水位控制技術(shù)

在大口井、清水池、蓄水池內(nèi)安裝WP311—1A21E2M3Z型液位傳感器各1臺(tái)，對(duì)井（池）內(nèi)水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)水位超過(guò)警戒水位或低于最低水位時(shí)，將報(bào)警信號(hào)通過(guò)屏蔽信號(hào)雙絞線傳至控制中心，經(jīng)過(guò)軟件程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行采集與處理后，發(fā)出信號(hào)自動(dòng)停止（啟動(dòng)）水泵、潛水泵或自動(dòng)關(guān)閉和開(kāi)啟遙控球閥。與以往在池（井）內(nèi)安裝浮子和標(biāo)尺顯示水位相比，具有高效性、準(zhǔn)確性、先進(jìn)性。

2.水泵自動(dòng)停（啟）技術(shù)

蓄水池內(nèi)水位上升或下降時(shí)，自動(dòng)控制柜運(yùn)行程序經(jīng)過(guò)分析后，發(fā)出停啟指令，啟動(dòng)一臺(tái)或兩臺(tái)水泵運(yùn)行，當(dāng)其中一臺(tái)水泵出現(xiàn)葉輪、軸承破壞或電機(jī)發(fā)熱時(shí)，及時(shí)停止該泵運(yùn)行，啟動(dòng)備用的另一臺(tái)水泵。該技術(shù)的運(yùn)行避免了以往由于人工操作而造成的重大損失和其他意外事故，同時(shí)能夠保證供水水量充足，確保農(nóng)村正常用水，減少了過(guò)去每天抽水8～10小時(shí)，而造成的在干旱季節(jié)或用水高峰時(shí)供水水量不足問(wèn)題。

3.手動(dòng)控制和自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換技術(shù)

在配電間安裝手動(dòng)控制和自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換柜一臺(tái)，并通過(guò)屏蔽信號(hào)雙絞線與控制中心計(jì)算機(jī)相連。當(dāng)手動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，將控制柜上的轉(zhuǎn)換按鈕置于自動(dòng)控制一側(cè)，然后在計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序上點(diǎn)擊全自動(dòng)按鈕。當(dāng)蓄水池和清水池水位到達(dá)上限水位時(shí)，水泵自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行抽水，到達(dá)下限水位時(shí)自動(dòng)停止。避免了過(guò)去人工操作不便和其他意外事故的發(fā)生及手動(dòng)操作出現(xiàn)故障時(shí)，水泵無(wú)法運(yùn)行、供水水量無(wú)法保證的現(xiàn)象。

4.顯示設(shè)備電流、電壓、電量及水池水位技術(shù)

應(yīng)用安裝了顯示水泵運(yùn)行時(shí)的電流、電壓、電量及水池水位的配電柜，有效防止了水泵超負(fù)荷運(yùn)行和出現(xiàn)故障時(shí)電流、電壓不穩(wěn)定而造成的重大損失，節(jié)約了經(jīng)費(fèi)，提高了水泵使用壽命，實(shí)現(xiàn)了安全供水。

四、結(jié) 論

洛水西調(diào)人飲工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，使人飲工程運(yùn)行逐步走上了現(xiàn)代化、數(shù)字化的管理階段。實(shí)施自動(dòng)化控制后的洛水西調(diào)人飲工程，機(jī)電設(shè)備、水池水位及大口井水量處于全方位的安全監(jiān)測(cè)與控制之下，設(shè)備安全運(yùn)行率達(dá)97%以上，避免了數(shù)次重大事故的發(fā)生。泵站開(kāi)停機(jī)、閘閥開(kāi)啟、流量及水量記錄顯示均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，減少了運(yùn)行操作值班人員，節(jié)約了人工費(fèi)用，提高了泵站的效益，更為重要的是，確保了機(jī)組的安全正常運(yùn)行，保證了群眾的用水要求，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著，在人飲工程自動(dòng)化管理中起到示范推廣作用。

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