淺談泵站綜合自動(dòng)化應(yīng)用

崔鉆文

摘 要:本文簡(jiǎn)要闡述泵站綜合自動(dòng)化的發(fā)展歷程、功能、系統(tǒng)的需求和控制對(duì)象、發(fā)展趨勢(shì)。以建成投入運(yùn)行三年多時(shí)間的白沙泵站與水閘綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)踐檢驗(yàn),展示了泵站工程自動(dòng)化應(yīng)用在防洪排澇方面所發(fā)揮的重要作用。

關(guān)鍵詞:泵站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用

中圖分類號(hào):TY675 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(a)-0035-02

1泵站綜合自動(dòng)化的定義

泵站工程自動(dòng)化主要是對(duì)泵站主機(jī)、輔機(jī)、變配電設(shè)備、閘門等機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、保護(hù)、測(cè)量,做到遙控、遙測(cè)、遙調(diào)、遙信,實(shí)現(xiàn)泵站現(xiàn)代化的管理,達(dá)到“少人值守,無人值班”的要求。

2我國(guó)泵站工程自動(dòng)化發(fā)展階段

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,我國(guó)泵站監(jiān)控自動(dòng)化技術(shù)逐漸發(fā)展起來。泵站監(jiān)控系統(tǒng)自20世紀(jì)70年代至目前為止,己發(fā)展到一定水平,發(fā)展過程總的可分為起步、完善、應(yīng)用三個(gè)階段。

(1)起步階段。

1972年在江都泵站進(jìn)行了自動(dòng)化試驗(yàn)。在泵站上設(shè)總控室對(duì)整個(gè)樞紐進(jìn)行遙測(cè)、遙控,但由于元件質(zhì)量問題,系統(tǒng)無法正常工作。

(2)完善階段。

自20世紀(jì)80年代以來,監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件質(zhì)量不斷提高與完善,泵站開始陸續(xù)使用自動(dòng)化設(shè)備。江蘇皂河泵站配置微機(jī),淮陰泵站進(jìn)行就地監(jiān)控,用無線傳送進(jìn)行遙測(cè)。但兩個(gè)站均由于元件質(zhì)量問題,未達(dá)到監(jiān)控目的。

1983年我國(guó)西北地區(qū)最大的新疆博斯騰湖泵站投入運(yùn)行,該站采用當(dāng)時(shí)比較先進(jìn)的DJK-F-T型集中控制裝置,在機(jī)組運(yùn)行中發(fā)揮了一定作用。1986年投入運(yùn)行的湖北漢川一站,應(yīng)用JYT-850型綜合調(diào)度端,對(duì)站內(nèi)運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)巡檢。

(3)應(yīng)用階段。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代,計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展,自動(dòng)化技術(shù)在泵站中得到了較大的發(fā)展與應(yīng)用。甘肅景泰川泵站二期工程采用了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)中采用SG8型可編程序控制器,調(diào)度中心采用敷膜式模擬屏,對(duì)灌區(qū)內(nèi)運(yùn)行設(shè)備與參數(shù)直接監(jiān)控。江蘇省在大型泵站中己全部采用微機(jī)監(jiān)控,如1993年竣工的徐州沙集泵站,1996年建成的淮安三站,以及1977年進(jìn)行節(jié)能改造的江都一、二站等項(xiàng)目均采用自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。

3泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要對(duì)全站機(jī)組、電氣、油、水、氣系統(tǒng)、閘門控制系統(tǒng)等進(jìn)行有效監(jiān)視和控制,保證泵站安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,并能夠通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)將泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)實(shí)時(shí)上傳至上級(jí)有關(guān)部門。

(1)自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能。

能對(duì)泵站內(nèi)站用變電所、主機(jī)組、輔助設(shè)備、水下建筑物的各種電量和非電量的運(yùn)行數(shù)據(jù)及水情數(shù)據(jù)進(jìn)行巡回檢測(cè)、采集和記錄,定時(shí)制表打印、存儲(chǔ)、模擬圖形顯示,根據(jù)這些參數(shù)的給定限值進(jìn)行監(jiān)督、越限報(bào)警等

(2)自動(dòng)控制功能。

根據(jù)泵站當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)按照給定的控制標(biāo)準(zhǔn)、控制模式對(duì)變壓器、保護(hù)系統(tǒng)、勵(lì)磁設(shè)備、泵站機(jī)組的啟停操作、輔助設(shè)備和閘門等進(jìn)行自動(dòng)控制以達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的目的。

(3)保護(hù)功能。

利用計(jì)算機(jī)保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主變壓器、站用變壓器以及母線的保護(hù)。除此之外還應(yīng)具有機(jī)組過速、推力軸瓦、導(dǎo)軸瓦、定子線圈溫度過高保護(hù)和油、氣、水系統(tǒng)異常保護(hù)等。

(4)越限及事故報(bào)警功能。

系統(tǒng)能根據(jù)事故信號(hào)自動(dòng)報(bào)警,產(chǎn)生報(bào)警時(shí)能把相關(guān)的數(shù)據(jù)錄入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù),以備分析和診斷用。

(5)數(shù)據(jù)管理及制表打印功能。

能對(duì)監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)等過程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析和顯示,編制運(yùn)行值班表,自動(dòng)記錄、顯示泵站各階段運(yùn)行情況,并統(tǒng)計(jì)、分析、自動(dòng)生成各種報(bào)表或曲線。

(6)數(shù)據(jù)通信功能。

能根據(jù)調(diào)度指令控制機(jī)組的運(yùn)行,能按照一定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的模型進(jìn)行決策,同時(shí)所有數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)向上級(jí)管理部門傳送,為上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的決策和調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。

(7)安全管理功能。

系統(tǒng)可設(shè)置多個(gè)操作級(jí)別,不同級(jí)別操作人員有不同的操作權(quán)限,禁止越限操作,確保設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)的安全。

4以白沙水閘電排站工程為研究對(duì)象,進(jìn)行泵站綜合自動(dòng)化應(yīng)用研究

4.1 工程概要

白沙水閘電排站工程位于南海市黃岐鎮(zhèn)泌聯(lián)圍,主要受益范圍有該鎮(zhèn)的白沙、沙溪、泌沖等管理區(qū),白沙閘受益面積9000畝,原設(shè)計(jì)流量15.5m3/s,具有防洪、排澇、灌溉等功能,對(duì)當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活等有著十分重要的作用。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,黃岐鎮(zhèn)現(xiàn)已發(fā)展成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)齊頭并進(jìn)的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)鎮(zhèn),而且農(nóng)業(yè)以三高農(nóng)業(yè)為主,傳統(tǒng)的灌排方式已經(jīng)不能滿足新的發(fā)展要求。近幾年區(qū)內(nèi)多次發(fā)生暴雨后積水無法及時(shí)排走,造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失,大大制約了區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,對(duì)圍內(nèi)排水要求越來越高,為此黃岐鎮(zhèn)對(duì)圍內(nèi)的排澇進(jìn)行重新規(guī)劃,提出增加機(jī)電排澇的方案,并結(jié)合水閘的達(dá)標(biāo)整治,閘站合一布置。

本工程任務(wù)是:(1)滿足舊閘原有的排水灌溉及簡(jiǎn)易通航功能;(2)解決原白沙閘防洪安全問題;(3)解決白沙灌區(qū)內(nèi)的機(jī)電排澇問題,將排澇標(biāo)準(zhǔn)提高到十年一遇24小時(shí)暴雨一天排干;(4)將水閘與電排站統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè),并結(jié)合環(huán)境進(jìn)行配套,將水利工程與市政建設(shè)統(tǒng)一考慮,達(dá)到既滿足水利使用要求又美化。

4.2 工程自動(dòng)化設(shè)備配置

(1)主控站計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備。監(jiān)控中心配置研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)1臺(tái),具體配置如下。

CPUPIII800EB;內(nèi)存512SDRAM;硬盤20GHDD;圖形加速卡麗臺(tái)顯卡顯存32MB;網(wǎng)卡D-Link10M／l00M自適應(yīng)網(wǎng)卡;光驅(qū);鍵盤及鼠標(biāo)。

在監(jiān)控中心配置一臺(tái)惠普1000A4幅面激光打印機(jī)。黑白激光打印機(jī)主要打印各類文件,報(bào)表,信息。

(2)現(xiàn)地控制單元。由如下部件構(gòu)成:使電動(dòng)機(jī)平穩(wěn),無沖擊啟動(dòng)的ALTISTART電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)裝置;低壓進(jìn)線、計(jì)量柜;水泵配電柜;自動(dòng)補(bǔ)償電容柜;可編程控制器MICRO3721;電氣綜合參數(shù)監(jiān)測(cè)單元PM300;其他組屏器件及電控柜一起構(gòu)成完整的異步電動(dòng)機(jī)控制的泵站實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。

(3)閉路監(jiān)視系統(tǒng):泵站安裝10臺(tái)攝像機(jī),分別對(duì)泵站內(nèi)外江進(jìn)、出水口、水泵層、電機(jī)層、高壓柜室、監(jiān)控、保護(hù)柜室構(gòu)成泵站閉路監(jiān)視系統(tǒng)。

(4)上下游水位及通航水閘、快速閘門開度儀。包括:廣州三川公司集成的ＳＴ－ＬＹ型遙測(cè)水位計(jì);進(jìn)口ＯＭＲＯＮ編碼器為核心的閘門開度檢測(cè)傳感器;三川公司的ＳＴ－ＧＵＴ纜繩卸荷開關(guān)。

(5)保護(hù)裝置。微機(jī)保護(hù)由工控機(jī)控制;本著先進(jìn)、可靠、穩(wěn)定,泵站電機(jī)、變壓器線路等設(shè)備的測(cè)量、保護(hù)、控制自動(dòng)化系統(tǒng)的選用法國(guó)ＳchneiderElectric生產(chǎn)的ＴＳＸMICROPLC及PM300系列產(chǎn)品。

4.3 泵站自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控目標(biāo)

泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站、水閘所有機(jī)電設(shè)施的自動(dòng)化監(jiān)控和圖像監(jiān)視,具體測(cè)控任務(wù)如下。

4.3.1 中小型泵站自動(dòng)化系統(tǒng)

(1)1#～3#機(jī)組及相關(guān)單元的保護(hù)及測(cè)控。

(2)公共單元的測(cè)控。

(3)可遠(yuǎn)程通信。

4.3.2 水閘自動(dòng)控制系統(tǒng)

(1)兩臺(tái)閘門開度及纜繩狀態(tài)的測(cè)量,啟閉及閘門鎖定的控制。

(2)內(nèi)、外江水位的測(cè)量。

(3)遠(yuǎn)程通信(485接口協(xié)議)。

4.3.3 工業(yè)監(jiān)視系統(tǒng)

(1)泵站8個(gè)監(jiān)視點(diǎn)的工業(yè)監(jiān)視。

(2)水閘2個(gè)監(jiān)視點(diǎn)的工業(yè)監(jiān)視。

4.4 自動(dòng)化監(jiān)控分中心

在泵站樓二樓建設(shè)自動(dòng)化監(jiān)控分中心,該中心實(shí)現(xiàn)對(duì)中小型泵站及水閘的自動(dòng)化監(jiān)控,同時(shí)具備與監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)的功能,以便將來在黃歧鎮(zhèn)水利所對(duì)所轄設(shè)施實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和調(diào)度。

4.5 運(yùn)行三年多時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了白沙工程管理現(xiàn)代化

4.5.1 泵站自動(dòng)化

泵站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)三臺(tái)異步電機(jī)的保護(hù)、數(shù)據(jù)采集、通信、機(jī)組及輔助設(shè)備的檢測(cè)、控制、電能計(jì)量等功能。通過閉路監(jiān)視系統(tǒng),對(duì)泵站機(jī)組、車間、廠房等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控保護(hù),具有越限及設(shè)備異常告警、記錄、打印制表、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算等功能。實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)、遙視。

4.5.2 水閘控制自動(dòng)化

實(shí)現(xiàn)閘門啟、閉自動(dòng)化,遠(yuǎn)程控制閘門的啟閉。在開啟閘門時(shí)自動(dòng)完成閘門鎖定過程。運(yùn)行操作實(shí)現(xiàn)智能化,并具有維護(hù)或運(yùn)行異常時(shí)進(jìn)行現(xiàn)地操作功能,自動(dòng)與現(xiàn)地操作互鎖。

根據(jù)水情調(diào)度要求,系統(tǒng)將實(shí)時(shí)采集水閘處的水文數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程測(cè)控閘門的啟閉,異常時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào);具有實(shí)時(shí)采集內(nèi)外江水位、閘門開度及狀態(tài)數(shù)據(jù)的功能;具有閘門防止卡死、啟閉機(jī)過載等保護(hù)報(bào)警功能;能在監(jiān)控中心進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制和現(xiàn)地控制兩種方式進(jìn)行切換,并實(shí)現(xiàn)互相閉鎖。

4.5.3 閉路監(jiān)控系統(tǒng)

在泵站、水閘安裝閉路監(jiān)視系統(tǒng),監(jiān)視中心設(shè)在監(jiān)控中心,實(shí)現(xiàn)對(duì)各水利設(shè)施系統(tǒng)的遙視。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理自動(dòng)化,包括運(yùn)行日志,歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的生成、管理和歸檔等。

通過網(wǎng)絡(luò)接口與其他系統(tǒng)聯(lián)接,傳送閘、站水文數(shù)據(jù)以及泵站、水閘系統(tǒng)運(yùn)行情況。

隨著自動(dòng)化系統(tǒng)的投入運(yùn)行了三年多以來,既改善了泵站的運(yùn)行環(huán)境,提高了泵站運(yùn)行的安全性、可靠性,又提高了泵站的運(yùn)行管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)論證該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。同時(shí)該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,投資不多,可作為更新改造泵站和新建泵站設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)借鑒。

5結(jié)語(yǔ)

泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是將泵站的二次設(shè)備經(jīng)過功能的組合與優(yōu)化設(shè)計(jì),利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理等,實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站主要設(shè)各的自動(dòng)控制和保護(hù)以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。泵站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)功能多,系統(tǒng)復(fù)雜的工程。在泵站綜合自動(dòng)化中,運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)等新技術(shù)和處理信息的功能,可以模仿和實(shí)現(xiàn)人類在監(jiān)控過程中豐富、復(fù)雜的思維活動(dòng),實(shí)現(xiàn)智能控制,使系統(tǒng)的功能和自動(dòng)化程度等得到進(jìn)一步提高,這也是泵站綜合自動(dòng)化未來的一個(gè)發(fā)展方向。

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