張 輝

（秦皇島港股份有限公司第二港務(wù)分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

4#泵房位于秦皇島港股份有限公司第二港務(wù)分公司（以下簡(jiǎn)稱“公司”）煤一期翻車機(jī)房西50 m，該泵房為污水泵房，主要解決煤一期翻車機(jī)房汛期及平時(shí)的積水問題而設(shè)立的。由于年限過久，該泵房的自動(dòng)系統(tǒng)基本失靈，全靠老式的機(jī)械限位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)，又不可能經(jīng)常性地人為啟動(dòng)水泵來排水。此次改造結(jié)合泵房的目前狀況，本著節(jié)約成本的原則，重新設(shè)計(jì)一種針對(duì)排水泵房的液位控制系統(tǒng)，使得排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，避免汛期雨量過大時(shí)自動(dòng)失靈導(dǎo)致水不能及時(shí)排出。

1 項(xiàng)目分析

液位控制在泵房使用十分常見，當(dāng)前市場(chǎng)上也有多種液位計(jì)及其相關(guān)的控制系統(tǒng)。常見的液位計(jì)主要有兩大類型。

（1）純物理式液位計(jì)。該液位計(jì)是一種現(xiàn)場(chǎng)直觀型液位計(jì)，多見于水箱、水柜上，不具備遠(yuǎn)程顯示功能，多用于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，常見的有標(biāo)尺式液位計(jì)、連通器式液位計(jì)。該液位計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)直觀的顯示液位，準(zhǔn)確度比較高，但是無法為其他設(shè)備提供聯(lián)動(dòng)信號(hào)。

（2）控制型液位計(jì)。該液位計(jì)是用得最多、最廣的液位控制方式，常見的產(chǎn)品有浮球式、壓力式、超聲波、磁翻板式等。大多數(shù)都會(huì)配備變送器，以便接入系統(tǒng)進(jìn)行編輯。

本文介紹的液位控制系統(tǒng)，主要是與控制型液位計(jì)配合使用，所設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易控制箱可以直接和控制型液位計(jì)匹配，且適用于多種控制型液位計(jì)。設(shè)計(jì)主要是受公司4#排水泵房啟發(fā)，該泵房主要是為保護(hù)煤一期翻車機(jī)房重要生產(chǎn)設(shè)備不被水淹而設(shè)計(jì)建造的，主要是將機(jī)房底部蓄積的除塵中水以及累積的雨水迅速抽走排至蓄水池，保護(hù)翻車機(jī)等重要設(shè)備。該泵房?jī)?nèi)的電氣線路以及主要排水設(shè)備嚴(yán)重老化，如果進(jìn)行規(guī)模型改造，受土建、所屬設(shè)備的限制，大規(guī)模改造短期內(nèi)無法進(jìn)行，利用現(xiàn)有設(shè)備已經(jīng)不可能保證翻車機(jī)房?jī)?nèi)積水有效并迅速排空，并且水泵自動(dòng)控制部分的液位控制浮漂及液位控制接近開關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)已經(jīng)老化并且腐蝕嚴(yán)重，所以時(shí)常導(dǎo)致液位控制失靈。一旦出現(xiàn)此類情況水泵就不能自動(dòng)啟動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致水位上漲，如果在汛期雨量大的情況下有淹沒泵房以及翻車機(jī)房的風(fēng)險(xiǎn)。

在仔細(xì)研究探討之后，重新設(shè)計(jì)一套輔助泵液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，作為保護(hù)原有水泵自動(dòng)控制失靈時(shí)或液位上漲迅速時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)輔助泵，相當(dāng)于增加了一道應(yīng)急保護(hù)裝置，同時(shí)也增大了泵房排水能力。

2 設(shè)計(jì)原則

（1）可靠性。所選的設(shè)備都要符合相關(guān)工業(yè)等級(jí)的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)：硬件具有與環(huán)境相適應(yīng)的能力，不能因環(huán)境影響導(dǎo)致實(shí)際無法運(yùn)行；軟件要具備一定的防人為失誤的能力，以自動(dòng)化為主，避免人為操作失誤；控制系統(tǒng)具有自我診斷能力，運(yùn)行穩(wěn)定且安全，避免過度繁瑣，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且方便后期維護(hù)。

（2）實(shí)用性。以實(shí)用為前提，考慮現(xiàn)有設(shè)備的情況，要與現(xiàn)有設(shè)備具有兼容性，不改變?cè)泻侠淼牟僮鞣椒?，保證排水能力，安全生產(chǎn)要有保障，對(duì)環(huán)保效益有一定提升，對(duì)降低勞動(dòng)工作強(qiáng)度有一定效果，系統(tǒng)要具備相匹配性能價(jià)格比。

（3）創(chuàng)新性與經(jīng)濟(jì)性相融合。采用先進(jìn)的思想、技術(shù)來改造提升老舊的設(shè)備系統(tǒng)，保證設(shè)備有創(chuàng)新點(diǎn)的同時(shí)滿足設(shè)備具體的運(yùn)行工況及經(jīng)濟(jì)投入。

（4）環(huán)境適應(yīng)性。設(shè)計(jì)思路及設(shè)備選擇要滿足適合北方、沿海港口、煤炭運(yùn)輸業(yè)等環(huán)境的需求。

3 技術(shù)方案

根據(jù)設(shè)計(jì)原則，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)情況，擬定技術(shù)方案。解決問題的核心是有一套可兼容多種控制型液位計(jì)的液位控制系統(tǒng)，且該系統(tǒng)不能太復(fù)雜，既能適用于老式泵房也能適用于新式泵房的控制系統(tǒng)。4#泵房屬于老式泵房，整體的設(shè)備形式比較落后，需要有一個(gè)簡(jiǎn)單且實(shí)用的液位控制系統(tǒng)來操作泵房的常用水泵以及應(yīng)急用泵。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)控制柜形式、水泵特點(diǎn)、當(dāng)下控制型液位計(jì)結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)液位控制器圖紙。

首先，根據(jù)使用需求，以比較常見的浮球式液位計(jì)為例，繪制液位控制原理圖（圖1）。工作原理：

圖1 液位控制原理

（1）當(dāng)主電路空開及控制電路空開閉合但不啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，紅指示燈HR 停止指示紅燈亮起，證明系統(tǒng)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。

（2）當(dāng)手動(dòng)控制部分當(dāng)中2#線路與3#線路之間的轉(zhuǎn)換開關(guān)SA 閉合時(shí)，證明已經(jīng)投入手動(dòng)控制模式，此時(shí)，按下4#線路與5#線路之間的啟動(dòng)按鈕SB2 啟動(dòng)按鈕，手動(dòng)繼電器K1 線圈通電吸合，K1 自鎖。此時(shí)圖紙主接觸器部分中2#線路與10#線路之間的K1 輔助常開觸點(diǎn)閉合，電機(jī)接觸器KM1 線圈吸合，水泵電機(jī)M1 通電啟動(dòng)，紅指示燈HR 停止指示、紅燈熄滅，綠指示燈HG 啟動(dòng)指示綠燈亮起，證明系統(tǒng)正常啟動(dòng)。當(dāng)按下3#線路與5#線路中間的停止按鈕SB1，K1 線圈釋放，解除自鎖，同時(shí)主接觸器部分K1 輔助常開觸點(diǎn)釋放，KM1 同時(shí)釋放，HR 停止指示、紅燈亮起，HG 啟動(dòng)指示、綠燈熄滅，證明系統(tǒng)停止，M1 停止運(yùn)作。

（3）當(dāng)液位控制部分當(dāng)中2#線路與7#線路之間的轉(zhuǎn)換開關(guān)SA 閉合時(shí)，證明已經(jīng)投入自動(dòng)控制模式，此時(shí)，如果7#、8#、9#線路當(dāng)中的浮球開關(guān)FQK1 中間水位浮球液位開關(guān)及浮球開關(guān)FQK2 最高水位浮球液位開關(guān)都探測(cè)有水，閉合時(shí)，液位繼電器K2 線圈通電吸合。此時(shí)圖紙主接觸器部分中2#線路與10#線路之間的K2 輔助常開觸點(diǎn)閉合，KM1 線圈吸合，M1 通電啟動(dòng)，HR 停止指示、紅燈熄滅，HG 啟動(dòng)指示、綠燈亮起，證明系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)7#、8#、9#線路中的兩個(gè)浮球液位開關(guān)其中一個(gè)檢測(cè)不到水位時(shí)，K2 繼電器線圈釋放，同時(shí)主接觸器部分K2 輔助常開觸點(diǎn)釋放，KM1 同時(shí)釋放，HR 停止指示、紅燈亮起，HG 啟動(dòng)指示、綠燈熄滅，證明系統(tǒng)停止，M1 停止運(yùn)作。

其次，根據(jù)圖1 進(jìn)行接線制作液位控制系統(tǒng)電控箱，制作完成后進(jìn)行通電模擬調(diào)試。

最后，將控制箱接入泵房?jī)?nèi)水泵控制中進(jìn)行實(shí)際抽水試驗(yàn)。利用液位控制箱中的液位控制控制水泵的啟停，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)化，在原有控制系統(tǒng)未作大的修改的前提下，在原有的控制形式上增加了一道保護(hù)，新作的水泵液位控制系統(tǒng)同時(shí)還接入了一臺(tái)輔助防汛水泵，當(dāng)原有水泵出故障時(shí)輔助防汛泵可以啟動(dòng)，防止因?yàn)槌樗患皶r(shí)損壞相關(guān)設(shè)備、設(shè)施。

4 實(shí)施效果及系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

經(jīng)過一段時(shí)間的投入運(yùn)行，運(yùn)行效果安全穩(wěn)定并安全渡過了汛期。此方案的優(yōu)點(diǎn)主要有4 個(gè)。

（1）解決了4#泵房電氣部分自動(dòng)故障，有效保護(hù)了泵房、避免翻車機(jī)房重要設(shè)備被水淹，提高泵房汛期排水能力。

（2）新設(shè)計(jì)的液位控制系統(tǒng)在使用方面十分靈活，可不做任何改動(dòng)就可以安裝到各排水泵房、提升類泵井使用。

（3）此項(xiàng)設(shè)計(jì)兼容性很強(qiáng)，只要經(jīng)過輕微改動(dòng)，不改動(dòng)接線原理的情況下就可實(shí)現(xiàn)多種功能，適用于多種控制型液位計(jì)。例如，只需要把圖紙中液位控制部分的7#、8#、9#線路當(dāng)中的浮球液位開關(guān)取消，串聯(lián)接入超聲波液位控制計(jì)，就可改造成超聲波液位計(jì)控制系統(tǒng)；只需要取消液位控制部分的7#、8#、9#線路當(dāng)中的浮球液位開關(guān)，串聯(lián)接入壓力式液位控制計(jì)及溫度控制計(jì)，并適當(dāng)寫入報(bào)警參數(shù)值即可實(shí)現(xiàn)溫度和液位雙重邏輯的浴池太陽能水箱自動(dòng)補(bǔ)水控制或加熱水箱自動(dòng)加熱控制。

（4）對(duì)后續(xù)泵房的整體改造在液位控制方面擴(kuò)寬了思路，如果泵房整體升級(jí)改造，也可直接將設(shè)計(jì)融入整體設(shè)計(jì)，其中的邏輯關(guān)系對(duì)相關(guān)程序的編寫也有很大幫助。

5 結(jié)束語

根據(jù)該泵房的實(shí)際情況研究的一種排水泵房?jī)?nèi)液位控制系統(tǒng)，不僅解決了實(shí)際問題，在經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益方面效果也較為顯著。主要體現(xiàn)在以下4 個(gè)方面。

（1）社會(huì)影響效果分析。該液位控制系統(tǒng)沒有改變?cè)械谋梅吭O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，沒有土建拆改，主要是在原泵房設(shè)備上進(jìn)行了升級(jí)改造，并提高了排水能力，保證翻車機(jī)房設(shè)備不受到積水影響從而影響翻車作業(yè)生產(chǎn)。沒有任何的負(fù)面社會(huì)影響，正面影響則較明顯。

（2）社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)策分析。本項(xiàng)目無需占用農(nóng)田，無移民搬遷，對(duì)社會(huì)環(huán)境影響很少。絕大多數(shù)利益相關(guān)者為項(xiàng)目受益群體，普遍對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)和經(jīng)營(yíng)予以了支持和配合，不會(huì)導(dǎo)致其他社會(huì)矛盾。本項(xiàng)目不會(huì)導(dǎo)致不良社會(huì)后果，社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)很小。

（3）社會(huì)影響綜合評(píng)價(jià)。本項(xiàng)目的實(shí)施將提高防汛能力，降低采樣勞動(dòng)強(qiáng)度，提高公司服務(wù)質(zhì)量。本項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)正面影響明顯，具有較好的社會(huì)適應(yīng)性，在社會(huì)方面是可行的。

（4）經(jīng)濟(jì)效益方面。改造后的泵房增加了集水能力，提升了水泵的排水能力，有效保證了翻車機(jī)房?jī)?nèi)的水可以及時(shí)排空，并且可應(yīng)對(duì)汛期帶來的強(qiáng)降水，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的控制、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。