李石金

（廣州地鐵集團有限公司，廣州 510000）

1 地鐵自動排水系統(tǒng)

地鐵自動排水系統(tǒng)主要由集水井，潛污泵，排水管，液位傳感器，水泵控制部分組成。其中，液位傳感器是一種常用的測量儀器，被廣泛應用于多個行業(yè)當中。液位傳感器的種類較多，主要分為三大類：①電極式浮球液位開關，電極式浮球液位開關本體使用工程塑料制成，密封性好、機械強度高；信號傳輸電纜采用特殊材料制成，耐用且抗腐蝕能力好；結構較為簡單。通過輸出穩(wěn)定的“通”、“斷”信號，不產生誤操作，可靠性高。此外，安裝方便，調試簡單，通過上下調節(jié)定位重塊，即可任意調節(jié)基準控制范圍。②浮筒式液位傳感器：浮筒式液位傳感器是利用金屬膜應變傳感原理來測量液體的液位的，優(yōu)點是測量精度較高，但設備成本相對較高。③靜壓式液位傳感器：靜壓式液位傳感器是利用液體靜壓力的測量原理進行工作。常見選用硅壓力測壓傳感器將測量到的液體壓力轉換成電信號，之后再經(jīng)放大電路放大，以及經(jīng)補償電路補償，最后以小電流方式輸出液位值，經(jīng)模數(shù)轉換后反饋液位讀數(shù)。

上述三種液位傳感器從左至右對應了下文圖1所示的實物。

圖1 三類液位傳感器實物

后兩種傳感器屬于可精確測量液位高度的傳感器，因地鐵排水系統(tǒng)中對于液位的檢測精度無特殊要求，但對設備的可靠性要求較高，因此，電極式的浮球液位開關在地鐵排水系統(tǒng)中較為常見[1]。

2 改進前的控制策略

以車站主廢水泵房潛污泵（二臺泵）為例，在廢水池內設潛污泵兩臺，日常情況僅一臺工作，且依次輪換工作，互為備用；特殊情況下（例如超高水位）兩臺同時啟動。廢水池內設超低報警水位、停泵水位、第一臺泵啟泵水位、第二臺泵啟泵水位（同時為超高報警水位）共四個水位，對應設置四個浮球開關；其控制要求如下：①當水位達到超低水位時報警，控制回路將保證兩臺潛污泵都停止工作。②當水位達到停泵水位時，兩臺潛污泵均能停止工作。③當水位達到第一臺泵啟泵水位時，第一臺潛污泵開啟。④當水位達到第二臺泵啟泵水位時，控制回路保證兩臺潛污泵都處于運行狀態(tài)，同時發(fā)出報警信號。

改進前的控制策略通過使用繼電器控制電路實現(xiàn)終端控制功能，見圖2。

圖2 改進前的控制箱實物圖片

3 改進后的控制策略

同樣以車站主廢水泵房潛污泵（二臺泵）為例，廢水池內設潛污泵兩臺，日常情況僅一臺工作，且依次輪換工作，互為備用；特殊情況下（例如超高水位）兩臺同時啟動。廢水池內設超低報警水位、停泵水位、第一臺泵啟泵水位、第二臺泵啟泵水位（同時為超高報警水位）以及危險報警水位共五個水位，對應設置五個浮球開關如下：①當水位達到超低水位時報警，控制回路將保證兩臺潛污泵都停止工作。②當水位達到停泵水位時，兩臺潛污泵均能停止工作。③當水位達到第一臺泵啟泵水位時，第一臺泵開啟。④當水位達到第二臺泵啟泵水位時，控制回路將保證兩臺潛污泵都處于運行狀態(tài)，同時發(fā)出報警信號。⑤當水位達到危險報警水位時，車站控制室發(fā)出報警信號，并可在車站控制室強制啟動兩臺潛污泵。⑥增設浮球故障邏輯判斷、控制電源故障反饋以及終端控制箱面板設有指示燈指示信息，并能反饋到BAS（樓宇自動化系統(tǒng)）系統(tǒng)中。

改進后的控制策略通過使用PLC實現(xiàn)終端控制功能，見圖3。

4 改進前后的控制策略對比分析

從改進前后的控制策略描述可知，兩者的基本功能大體相同，均針對兩臺潛污泵的啟停功能進行控制。改進后的控制策略不同之處在于：①增加危險報警水位，當啟一臺泵水位或啟兩臺泵水位的浮球開關故障或兩者均故障時導致無法及時抽水，水位到達危險報警水位時可在車站控制室接收到報警信息，同時可通過車站控制室設置的強制啟動按鈕進行啟動兩臺泵進行抽水。②通過采用PLC進行控制，增加浮球開關故障邏輯判斷功能、控制電源故障判斷功能，將故障判斷反饋到BAS系統(tǒng)中，以及在終端控制箱面板增設指示燈指示信息，改進人機交互體驗。其中浮球開關邏輯故障判斷功能設計為其中某一個浮球開關故障的判斷。例如，假設超低水位報警信號發(fā)出，則判斷停泵水位浮球開關故障；假設未經(jīng)開啟一臺水泵就開啟兩臺水泵時，則判斷為啟一臺泵的水位浮球開關故障；假設未啟動兩臺泵而發(fā)出危險報警信號時，則判斷為啟兩臺泵水位浮球開關故障。控制電源故障則通過硬接點連接到BAS系統(tǒng)實現(xiàn)判斷。

圖3 改進后的控制箱實物圖片

第1點改進使得車站控制室的人員可以更快的發(fā)現(xiàn)危險水位的報警信息，并根據(jù)報警信息采取緊急強啟兩臺潛污泵進行抽水，防止發(fā)生水淹設備設施的風險。

第2點改進措施則主要增加了對現(xiàn)場設備的故障判斷，因部分集水井位于地鐵隧道區(qū)間中，若需到現(xiàn)場確認故障表現(xiàn)則需耗費一定的時間。遠程報送具體的故障有利于設備維保人員更迅速的掌握到具體的故障信息，以便快速提供解決方案，提前準備故障處理所需的材料和工器具，及時完成故障的處理。

5 總結

通過對地鐵自動排水系統(tǒng)控制策略的改進，增加了危險報警水位浮球開關的設置，并增加了浮球開關故障邏輯判斷功能、控制電源故障判斷功能以及終端控制箱面板增設指示燈指示信息，實現(xiàn)遠程強啟抽水功能，節(jié)省了需到現(xiàn)場確認具體故障表現(xiàn)的時間，改善人機交互的體驗，進一步提高了地鐵自動排水系統(tǒng)的設備可靠性。