吳海鵬

泵站綜合自動化及控制調(diào)節(jié)優(yōu)化研究

吳海鵬

（鹽城市市區(qū)防洪工程管理處 江蘇鹽城 224000）

隨著科技的進(jìn)步，自動化技術(shù)在水利系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，本文作者根據(jù)自身的工作經(jīng)驗，對泵站的監(jiān)控以及控制調(diào)節(jié)需求進(jìn)行了研究，從而使得泵站自動化管理系統(tǒng)逐漸完善，其既能夠滿足泵站的遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)泵站的自動化運行。通過了解泵站運行中存在的問題，制定對應(yīng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)措施，能夠有效提高泵站運行過程中的安全性以及控制效率。

泵站；自動化系統(tǒng)；控制調(diào)節(jié)

1 泵站結(jié)構(gòu)及其自動化設(shè)計需求研究

1.1 泵站的組成以及工作原理

對于一個泵站，其組成主要包含以下幾點內(nèi)容，分別是泵房和進(jìn)出水建筑物等，不同設(shè)施內(nèi)部包含對應(yīng)的設(shè)備，像泵房內(nèi)的水泵和傳送裝置等，而在進(jìn)出水建筑物中一般需要安裝進(jìn)水池等設(shè)施。泵站在運行的過程中，通過進(jìn)水建筑物使水進(jìn)入到水泵中，然后通過水泵的加壓使其能夠通過出水建筑物，并流向泵站的輸出水利系統(tǒng)，這就是泵站運行的整個過程。通過對泵站的工作原理進(jìn)行分析可以知道，其是將電能轉(zhuǎn)換為水泵的機械能，最終實現(xiàn)液體的勢能改變，在這一過程中通過管道將液體輸送到需求地點。

對于水泵來說，其運行的核心裝置是離心泵，離心泵在電能的驅(qū)動下會帶動其葉輪進(jìn)行高速轉(zhuǎn)動，并給予需要傳送的液體一定的動能，但由于液體和葉輪之間的離心力較大，使得其逐漸向著葉輪的邊緣位置移動，最終被甩出葉輪，且自身帶有一定的速度，然后液體通過擴散椎管進(jìn)行減速，同時將動能轉(zhuǎn)換成勢能，使液體輸送到對應(yīng)的高度。而泵殼內(nèi)部的水流被甩出泵殼后，其內(nèi)部的壓力要低于外部大氣壓，因此，外部的水分被大氣壓送到泵殼內(nèi)部，從而形成液體的輸送。

1.2 系統(tǒng)的功能需求

首先是現(xiàn)場數(shù)據(jù)的收集，對于數(shù)據(jù)收集，其主要包含以下幾點內(nèi)容：首先是電氣信息，包括泵站所使用的機組以及變電站的電流和電壓等數(shù)據(jù)信息，然后是非電氣信息，像機組運行過程中的溫度以及水流量等信息的收集，然后是泵站的狀態(tài)信息收集，像機組運行或者關(guān)閉等狀態(tài)，了解泵站的運行情況，最后則是對泵站進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，包括對機組進(jìn)行開關(guān)或者變頻器的處理等。

然后是上層監(jiān)控系統(tǒng)，對于泵站，其設(shè)備較多，加上運行過程中可能出現(xiàn)的問題較多，在泵站的實際運行過程中，往往需要進(jìn)行全面的監(jiān)控，出現(xiàn)問題后及時進(jìn)行處理，保證泵站運行的安全性，對此，可以通過對以下狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控來保證泵站的正常運行，首先是對系統(tǒng)的整體運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，主要包含泵站機組以及相關(guān)的配電設(shè)施等，這樣在出現(xiàn)問題后能夠及時查找問題出現(xiàn)的地點，并提供對應(yīng)的處理措施，保證泵站設(shè)備的安全性。然后是數(shù)據(jù)顯示和控制，通過對不同設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和分析，能夠幫助泵站工作人員更加準(zhǔn)確的分析泵站運行過程中問題出現(xiàn)的原因，從而更加有針對性的制定解決措施，此外，在進(jìn)行問題解決的過程中還需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，方便后期的查詢和處理。最后則是對監(jiān)控管理人員的操作進(jìn)行記錄，管理人員需要對泵站工作人員進(jìn)行權(quán)限設(shè)定，泵站工作人員只能接觸到自身負(fù)責(zé)的內(nèi)容，這種交互工作模式使得泵站運行過程中的安全性大大提高。

最后則是數(shù)據(jù)的存儲和管理，對于泵站運行來說，其運行過程中會產(chǎn)生多種數(shù)據(jù)信息，包括泵站的運行以及日常工作內(nèi)容等，對于這些信息，其是泵站運行中的設(shè)備以及人員的信息記錄，因此，其對泵站的發(fā)展具有非常重要的作用，為了保證數(shù)據(jù)存儲的安全性，需要將泵站的信息系統(tǒng)同上層的水利系統(tǒng)進(jìn)行信息的共享，這樣能夠在泵站出現(xiàn)問題后保證水利系統(tǒng)具有泵站運行的各項數(shù)據(jù)，從而更加方便的查找各種信息[1]。

1.3 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

對于泵站自動化控制系統(tǒng)，其主要有上位機等三層結(jié)構(gòu)組成，而其中的可編程控制邏輯主要采用的是PLC控制技術(shù)，通過這三層結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)泵站工作人員對泵站的整體數(shù)據(jù)以及日常運行狀態(tài)的監(jiān)控，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和存儲。

2 泵站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化研究

2.1 現(xiàn)地控制設(shè)計研究

對于泵站自動化系統(tǒng)來說，其在設(shè)計階段需要對現(xiàn)地控制層進(jìn)行重點關(guān)注，其主要的設(shè)計設(shè)備是PLC，通過壓力傳感器以及流量傳感器等舍爾比對液體的壓力以及流量水位等原始數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，然后通過這些數(shù)據(jù)的分析對電機機組的運行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，然后通過現(xiàn)地控制系統(tǒng)將測試得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)督管理服務(wù)器中，上層的管理機構(gòu)通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行審核和分析做出對應(yīng)的措施，并由PLC對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行接收，通過這種模式實現(xiàn)上層監(jiān)控器對下層泵站系統(tǒng)的監(jiān)督和管理。

對于本次研究的泵站系統(tǒng)，期間主要是通過2個PLC控制邏輯系統(tǒng)實現(xiàn)對泵站系統(tǒng)的控制，包括水源泵站和加壓泵站，通過PLC設(shè)備能夠?qū)Ρ谜具\行過程中的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。對于每一個PLC控制系統(tǒng)，其都會配備一個觸控顯示設(shè)備，通過該設(shè)備能夠?qū)LC的運行狀態(tài)進(jìn)行顯示，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對PLC的現(xiàn)場調(diào)試，保證設(shè)備的正常運行。另外，在設(shè)備運行出現(xiàn)問題之后，其還能夠為工作人員提供警報，防止設(shè)備故障造成泵站安全事故。另外，PLC設(shè)備是進(jìn)行信息交互的重要設(shè)備，為了保證該設(shè)備的正常運行，需要為其配備不間斷的電源，保證設(shè)備的正常運行。

2.2 監(jiān)督控制層設(shè)計

對于該系統(tǒng)的監(jiān)督控制層，其采用的是傳統(tǒng)的C/S架構(gòu)，這種架構(gòu)主要分為兩個部分，其中的服務(wù)器是整個系統(tǒng)的核心，其能夠為用戶提供對應(yīng)的數(shù)據(jù)資源以及訪問資源，而客戶端則是對服務(wù)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和處理。對于服務(wù)器端，其通過SQL Server[2]數(shù)據(jù)庫能夠?qū)Ρ谜镜臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲，數(shù)據(jù)庫中記錄著泵站日常運行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，同時將信息制成對應(yīng)的表格信息。此外，通過服務(wù)器還能夠?qū)?shù)據(jù)庫同外部的水利系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，在出現(xiàn)問題后能夠更加方便解決。

2.3 控制調(diào)節(jié)優(yōu)化

對于當(dāng)前的泵站加壓泵站進(jìn)水池是由人工進(jìn)行調(diào)節(jié)的，這使得進(jìn)水池的水位一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)，從而導(dǎo)致泵站的運行受到影響，對此，可以通過自動化控制系統(tǒng)對進(jìn)水池的加壓泵進(jìn)行控制，使進(jìn)水池內(nèi)的水位保持在一個穩(wěn)定的范圍。通過離散控制電機組的開啟數(shù)量能夠?qū)M(jìn)水池內(nèi)的水位進(jìn)行有效的控制，實現(xiàn)泵站的自動化控制。

3 總結(jié)

綜合上述所說，通過對泵站結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，總計了泵站綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)過程中對用戶的需求滿足，并依據(jù)這一系統(tǒng)建立了對應(yīng)的泵站管理和優(yōu)化控制系統(tǒng)，在滿足了水利系統(tǒng)運行的同時也能夠提高管理人員的工作效率。

[1]沈小紅，王銀春.城市污水泵站運行綜合管理自動化系統(tǒng)探討[J].給水排水，2010，12：121～124.

[2]楊永春，沈俊江，潘自林.分層分布式自動化控制系統(tǒng)在泵站改造中的應(yīng)用研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2011，03：123～127.

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2016-10-9