張緒磊,趙立賓 ,王明新
(1.山東省膠東調(diào)水工程壽光管理站,山東 壽光 262700;2.山東省膠東調(diào)水局,山東 濟(jì)南 250013;3.龍口市自來水公司,山東 龍口 265701)
山東省膠東調(diào)水工程辛莊泵站位于招遠(yuǎn)市,為膠東調(diào)水工程新建第3級泵站。泵站的設(shè)計流量17 m3/s,校核流量22.1 m3/s,總設(shè)計揚程為32.01 m。泵站共裝機8臺,配套同步電機功率1 400 kW,額定電壓為10 kV,泵站總裝機容量11 200 kW。泵站設(shè)有3臺干式變壓器,其中2臺主變,容量均為10 000 kVA,另一臺主變?nèi)萘繛?00 kVA。辛莊泵站自動化系統(tǒng)是為泵站機組和35 kV專用變電站的控制、保護(hù)、測量、記錄而建設(shè)的。
辛莊泵站自動化系統(tǒng)采用分層分布式的實時多任務(wù)結(jié)構(gòu),將控制和采集功能集為一體,實現(xiàn)整個泵站的控制、流程顯示、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控及設(shè)備故障報警,泵站數(shù)據(jù)的檢測、存儲、分析、報表打印等功能。本系統(tǒng)采用開放式工業(yè)局域網(wǎng)為系統(tǒng)骨干網(wǎng),將站控級計算機和現(xiàn)地控制單元連接,構(gòu)成一個具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)。
整個自動化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為3層,分別為監(jiān)控層、網(wǎng)絡(luò)層與現(xiàn)地控制層。監(jiān)控層采用國電南京自動化股份有限公司生產(chǎn)的SD200泵站綜合自動化系統(tǒng),由操作員工作站、工程師工作站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通信管理工作站、站長工作站、UPS電源、打印機、投影大屏幕、GPS同步時鐘等組成;網(wǎng)絡(luò)層由工業(yè)以太網(wǎng)交換機、四芯多模光纜等組成;現(xiàn)地控制層由機組LCU控制屏、公用LCU控制屏及微機保護(hù)測控單元等組成,公用LCU控制屏PLC采用美國GE90-70系列產(chǎn)品,機組LCU控制屏PLC采用GE90-30系列產(chǎn)品。
泵站設(shè)備控制分為3級,分別為主控級、現(xiàn)地控制級、就地手動控制。主控級為中控室微機監(jiān)控系統(tǒng)的計算機集中控制;現(xiàn)地控制級可根據(jù)預(yù)定控制程序和現(xiàn)場實際情況,自動控制;就地手動控制,與設(shè)備操作有關(guān)的控制柜、現(xiàn)地單元控制箱均帶有“遠(yuǎn)控/手動”選擇開關(guān),各設(shè)備均可通過選擇開關(guān)切換實現(xiàn)手動操作。
主控級的監(jiān)控工作站完成泵站各個部分的運行監(jiān)視,數(shù)據(jù)采集和機組的自動控制調(diào)度功能,該層是整個泵站控制系統(tǒng)的調(diào)度核心?,F(xiàn)地控制級為各個現(xiàn)地控制單元,除完成上位控制層的操作指令外,還需實時監(jiān)視執(zhí)行設(shè)備的運行情況,一旦發(fā)生故障,立即采取保護(hù)性措施并向上層傳遞信息。
現(xiàn)地控制單元與站控級計算機級之間通訊采用以環(huán)形光纜為通訊介質(zhì)的高速工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),通訊速率為100 MB/s.
通過微機保護(hù)測控單元對35 kV專用變電站及10 kV側(cè)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù),包括線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動機保護(hù)、電容器保護(hù)、分段保護(hù)和PT保護(hù)等多個安全自動裝置。
各微機保護(hù)單元具有下列功能:故障記錄、存儲多套定值、顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ?;與監(jiān)控系統(tǒng)通信,根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息,動作序列;當(dāng)前整定值及自診斷信號;接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值,校對時鐘等命令。
通過現(xiàn)地控制單元實時采集變電站、泵站輔助設(shè)備、泵站公用設(shè)備、配套水工建筑物及其他與泵站自動化有關(guān)的各種電量、非電量的泵站運行數(shù)據(jù),并實時進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、零漂處理、人工設(shè)置處理、計算處理、越限處理、濾波處理等。
處理后的數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)同時接受來自調(diào)度層級的控制命令,傳送有關(guān)數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
安全運行監(jiān)視包括泵站運行實時監(jiān)視及參數(shù)在線修改,狀態(tài)監(jiān)視、越限檢查、過程檢查、趨勢分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。
根據(jù)調(diào)度命令或操作人員現(xiàn)場決定,操作員可通過功能鍵盤和鼠標(biāo)實現(xiàn)對水泵機組開停機、輔助設(shè)備控制、各高壓斷路器、隔離開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)等的控制等。各種控制和調(diào)節(jié)操作必須有操作過程的記錄,在顯示器上顯示每一個操作執(zhí)行情況。
泵站在正常情況下,根據(jù)上級指定的提水流量,合理地選擇開機臺數(shù),保證機組在滿足規(guī)定約束條件下高效率運行。同時優(yōu)化運行軟件允許操作人員在操作員工作站上根據(jù)需要選擇水泵運行工況。
當(dāng)發(fā)生超駝峰運行、機組過載、氣蝕振動加劇時,系統(tǒng)能夠自動保護(hù)停機,或閉鎖不允許開機;當(dāng)發(fā)生短路等電氣故障時自動保護(hù)跳閘并把信號送入監(jiān)控系統(tǒng);在泵站發(fā)生事故或故障時,對事故發(fā)生前后的重要參數(shù)進(jìn)行追憶記錄,記錄在事故發(fā)生前5 s和后20 s時間內(nèi)重要實時參數(shù)的變化情況,計算機將按順序?qū)⑹鹿蕡缶畔?、事故名稱及追憶數(shù)據(jù)保存于磁盤中,形成歷史數(shù)據(jù)。
1)主要監(jiān)視:水泵機組運行工況;輔助設(shè)備運行情況;公用設(shè)備運行工況;廠用電運行方式;越復(fù)限故障、事故的顯示報警,并自動顯示有關(guān)參數(shù)并推出相關(guān)畫面;開停機流程;其他重要的運行參數(shù)監(jiān)視。
2)全站所有監(jiān)控對象的操作、報警事件及實時參數(shù)報表的記錄,并可在打印機上輸出打印。
運行人員可對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。定義發(fā)生哪類事故時,監(jiān)視系統(tǒng)需要進(jìn)行報警。當(dāng)發(fā)生事故時,系統(tǒng)能根據(jù)設(shè)置發(fā)出聲光、語音報警信息,并啟動電話語音自動報警程序。
電話語音自動報警程序,能啟動自動呼叫系統(tǒng),根據(jù)事先設(shè)定的遠(yuǎn)方責(zé)任人手機號碼,向遠(yuǎn)方責(zé)任人發(fā)出故障報警短信,也可以實現(xiàn)電話自動撥號,對方摘機后自動播放報警語句。
在出現(xiàn)故障征兆或發(fā)生事故時,由監(jiān)控系統(tǒng)提出事故處理和恢復(fù)運行的指導(dǎo)性意見。包括系統(tǒng)硬件和軟件故障診斷。
系統(tǒng)設(shè)備硬件診斷包括對各工作站計算機級外圍設(shè)備、通訊接口、通道等的運行情況進(jìn)行在線和離線診斷,故障點可診斷到模塊。對于冗余系統(tǒng)設(shè)備,當(dāng)診斷出主設(shè)備故障時,可自動發(fā)出信號并切換到備用設(shè)備。當(dāng)診斷出外圍設(shè)備故障時,可自動將其切除并發(fā)出信號。
軟件故障診斷能自動給出故障性質(zhì)及部位,并提供相應(yīng)的軟件診斷工具。
自動化系統(tǒng)包括諸多泵站運行資料,主要有:累計機組正常運行時間;累計機組正常停運時間、檢修次數(shù)及時間;分類統(tǒng)計各設(shè)備發(fā)生的事故、故障及時間;電氣保護(hù)整定值一覽表顯示畫面;機組實時效率顯示等。
綜上所述,膠東調(diào)水辛莊泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有完善的監(jiān)控功能,能滿足泵站安全運行及運行參數(shù)實時監(jiān)控的需要,為泵站運行實現(xiàn)“無人值班,少人職守”創(chuàng)造了有利條件,且該監(jiān)控系統(tǒng)操作方便、可靠性強,可為其他類似工程提供參考。