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        平山堂泵站的智能化改造探索與實(shí)踐

        2020-02-06 12:41:22田志剛
        江蘇水利 2020年1期
        關(guān)鍵詞:平山堂瘦西湖泵房

        田志剛

        (揚(yáng)州市城市防洪工程管理處, 江蘇 揚(yáng)州 225000)

        0 引 言

        平山堂泵站工程于2014年9月9日開工建設(shè),建成于2015年9月,工程概算投資10969萬元。工程布置于揚(yáng)子江路與農(nóng)科院之間,東側(cè)泵房邊線距揚(yáng)子江路邊線約32 m。進(jìn)水通過434 m長(zhǎng)雙排頂管穿越平山堂路和揚(yáng)子江北路,連接瘦西湖支流家禽河;出水通過沿平山堂西路北側(cè)新開850 m河道(包括200 m頂管和120 m箱涵)與原沿山河頭部相連。泵站設(shè)計(jì)流量10 m3/s,站身采用鋼筋砼現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),順?biāo)飨蚩傞L(zhǎng)18.5 m,總寬16.2 m,配備4臺(tái)900ZLB-85立式軸流泵,單臺(tái)電機(jī)容量為180 kW,裝機(jī)總?cè)萘繛?20 kW。該泵站是揚(yáng)州城區(qū)“清水活水”工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工程,是新城河水系及新城河西側(cè)至烏塔溝區(qū)域河道水系的清水活水水源。其將瘦西湖活水引入沿山河,使東部水系與西部水系徹底打通,實(shí)現(xiàn)了邵伯湖→古運(yùn)河→瘦西湖→沿山河→新城河水系和趙家溝水系的活水溝通。平山堂泵站自投入使用以來,機(jī)組年運(yùn)行總臺(tái)時(shí)均超1萬h,年均抽引活水超1億m3,為活水繞城、清水潤(rùn)城、水韻揚(yáng)州提供了動(dòng)能。

        為加強(qiáng)泵站管理,管理單位針對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題,邊探索邊實(shí)踐,按照“運(yùn)行管理智能化、操作監(jiān)視屏幕化、系統(tǒng)功能綜合化”的要求進(jìn)行智能化改造,以提升泵站運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

        1 改造前的泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

        1.1 概述

        平山堂泵站在工程建設(shè)期實(shí)施了自動(dòng)化控制及視頻監(jiān)視系統(tǒng)項(xiàng)目。自動(dòng)化控制系統(tǒng)由當(dāng)?shù)乜刂瓶刂茊卧?LCU)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成。系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視和事故報(bào)警、控制與調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)通訊等功能。值班人員在監(jiān)控屏幕上,能通過上位機(jī)控制水泵機(jī)組的啟停操作;能直觀的觀察到機(jī)組工作狀態(tài)、上下游水位、三相電流大小及溫度、功率、電機(jī)上下軸承溫度;在電氣主接線、電氣量狀態(tài)畫面中,能觀測(cè)到機(jī)組運(yùn)行時(shí)電流、電壓、有功功率、無功功率等參數(shù),及各斷路器、指示燈及按鈕開關(guān)的狀態(tài)。此外還實(shí)現(xiàn)了機(jī)組運(yùn)行日?qǐng)?bào)表的查詢和打印功能。

        視頻監(jiān)視系統(tǒng)由視頻監(jiān)控主機(jī)、硬盤錄像機(jī)、高清解碼器及攝像前端組成。系統(tǒng)共有7只攝像頭,分別監(jiān)控泵站工程的各重要設(shè)備的重要部分,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行全方位的監(jiān)視和管理。通過設(shè)置視頻監(jiān)視設(shè)施,使工作人員能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行直接觀察了解,作為對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的補(bǔ)充,幫助運(yùn)行人員進(jìn)行綜合判斷,使運(yùn)行情況能夠得到有效控制。同時(shí)該系統(tǒng)能夠與自動(dòng)化控制系統(tǒng)相連,實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸。

        1.2 存在的不足

        計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為保障平山堂泵站安全運(yùn)行發(fā)揮了重要作用,但隨著泵站機(jī)組運(yùn)行臺(tái)時(shí)的增長(zhǎng),以及泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用的進(jìn)一步深入,系統(tǒng)的不足日益凸顯,已不能滿足泵站運(yùn)行管理的需求[1]。這些不足主要表現(xiàn)在以下幾方面。

        1.2.1 環(huán)境變量的監(jiān)視與報(bào)警缺項(xiàng)較多

        平山堂泵站取水口位于瘦西湖家禽河,取水口位置布置間距為10 cm的攔污柵,瘦西湖水域面積大,各類植物多,落葉、枯枝以及水生植物隨著水流積聚在攔污柵口,柵前與柵后頂管內(nèi)水位極易形成水位差,導(dǎo)致泵站進(jìn)水池水位過低,進(jìn)而機(jī)組超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

        平山堂泵站配電房安裝有2臺(tái)500 kVA的干式變壓器,室內(nèi)溫度超過35℃時(shí),需及時(shí)開啟空調(diào)進(jìn)行降溫;經(jīng)測(cè)量,戶外溫度30℃時(shí),在開啟兩臺(tái)機(jī)組的情況下,泵房?jī)?nèi)溫度超38℃,泵房溫度正常比戶外溫度高7~8℃。配電房、泵房缺溫、濕度監(jiān)控及報(bào)警設(shè)備。

        平山堂泵站機(jī)組運(yùn)行時(shí),噪聲平穩(wěn),一般情況下均超過90 db(機(jī)身2 m處測(cè)量),如機(jī)組有異常噪聲發(fā)生時(shí),則表明機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)了異常,泵房缺少噪聲傳感器,不能采集噪聲信息,以便值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行異常。

        1.2.2 機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視手段不能滿足安全運(yùn)行需要

        2017年開始逐臺(tái)實(shí)施的機(jī)組大修及大修之前的運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示,現(xiàn)有機(jī)組運(yùn)行參數(shù)沒有任何異常,但解體后發(fā)現(xiàn)葉輪室、葉片磨損嚴(yán)重,水泵上下導(dǎo)軸承均存在嚴(yán)重的偏心磨損現(xiàn)象。說明現(xiàn)有監(jiān)視手段已不能滿足機(jī)組安全運(yùn)行需要。

        1.2.3 運(yùn)行管理信息化程度不足

        泵站相關(guān)信息的統(tǒng)計(jì)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,例如機(jī)組運(yùn)行臺(tái)時(shí)、累計(jì)流量仍需要人工統(tǒng)計(jì),此外機(jī)組等設(shè)備的運(yùn)維信息也不能在系統(tǒng)里進(jìn)行顯示。

        1.2.4 缺少安防管理系統(tǒng)

        平山堂泵站地處瘦西湖蜀崗風(fēng)景區(qū),管理區(qū)域?qū)匍_放式管理,泵房等核心生產(chǎn)區(qū)常有閑雜人員進(jìn)入,值班人員發(fā)現(xiàn)后及時(shí)進(jìn)行勸離,若值班人員疏于觀察,沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)人員進(jìn)入,極易發(fā)生意外情況[2]。

        2 智能化改造措施

        管理單位針對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)的不足,采取了補(bǔ)短板措施,改造后平山堂泵站智能化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,如圖1。

        圖1 平山堂泵站智能化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        2.1 完善環(huán)境變量的監(jiān)視與報(bào)警

        除了值班人員加強(qiáng)對(duì)攔污柵的巡視檢查之外,補(bǔ)強(qiáng)攔污柵的監(jiān)視,在平山堂泵站取水口附近增加攝像頭,便于對(duì)漂浮物的阻水情況進(jìn)行評(píng)估;在攔污柵后頂管內(nèi),設(shè)置水位傳感器,當(dāng)柵前水位與柵后水位差超過10 cm時(shí)及時(shí)進(jìn)行報(bào)警,提醒值班人員停機(jī)進(jìn)行打撈漂浮物處理;當(dāng)柵后頂管內(nèi)水位低于設(shè)計(jì)最低水位時(shí),系統(tǒng)強(qiáng)制停機(jī)。

        在配電房、泵房加設(shè)溫、濕度采集器,在自動(dòng)化系統(tǒng)里增加溫濕度控制子系統(tǒng),值班人員可以通過系統(tǒng)的人機(jī)界面對(duì)泵站內(nèi)環(huán)境溫濕度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視[3],再通過控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)、空調(diào)進(jìn)行控制。

        在泵房?jī)?nèi)加設(shè)噪聲傳感器,在自動(dòng)化系統(tǒng)里增加噪聲監(jiān)聽系統(tǒng),異常時(shí)系統(tǒng)報(bào)警,提醒值班人員。

        2.2 增設(shè)水泵機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        在電機(jī)、水泵軸上安裝振動(dòng)傳感器,對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集,進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理,得到反映設(shè)備特征的狀態(tài)參數(shù),結(jié)合其他設(shè)備運(yùn)行參數(shù),可對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析和診斷,以評(píng)判水泵機(jī)組的安全健康狀況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障,并為機(jī)組運(yùn)行、維護(hù)、大修提供有針對(duì)性的指導(dǎo)意見。傳感器安裝位置示意圖,見圖2。

        2.3 建立綜合信息管理系統(tǒng)

        在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,建立綜合信息管理系統(tǒng),增加設(shè)備及建筑物管理系統(tǒng),主要包括設(shè)備和建筑物臺(tái)賬,運(yùn)行分析報(bào)告,巡視、養(yǎng)護(hù)、維修記錄,大修報(bào)告,預(yù)防性試驗(yàn)記錄,故障缺陷記錄[4],運(yùn)行臺(tái)時(shí)統(tǒng)計(jì)、綜合展示等。

        2.4 增加入侵報(bào)警系統(tǒng)

        增加入侵報(bào)警系統(tǒng),并與現(xiàn)有的視頻監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行整合,對(duì)視音頻、報(bào)警信息進(jìn)行采集、編碼、存儲(chǔ)。

        3 結(jié) 語

        平山堂泵站的智能化改造在很多方面仍有完善提高的空間,例如缺少智能巡檢APP的運(yùn)用??傮w而言,智能化改造有效地提高了泵站工程管理水平及運(yùn)行維護(hù)能力,為同類型泵站提供了借鑒。

        圖2 傳感器安裝位置示意圖

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