大型泵站更新改造工程中對(duì)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

顧應(yīng)奎馬華明/.寧夏固海揚(yáng)水管理處大柳木泵站 .寧夏水利電力工程學(xué)校

大型泵站更新改造工程中對(duì)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

顧應(yīng)奎1馬華明2/1.寧夏固海揚(yáng)水管理處大柳木泵站 2.寧夏水利電力工程學(xué)校

隨著信息技術(shù)和科技水平的提高，大型泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用越來越多，各個(gè)大型泵站開始自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)更新改造，在自動(dòng)化更新改造過程中取得較多經(jīng)驗(yàn)，但是也有很多不足，需要對(duì)大型泵站繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)化改造，，完善其監(jiān)控體系，提高大型泵站現(xiàn)代化改造，促進(jìn)泵站工作效率和工作質(zhì)量的提高。本文主要通過一項(xiàng)工程案例，分析大型泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)改造。

大型泵站；更新改造工程；自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

泵站屬于水利工程項(xiàng)目，是水利、環(huán)保重要組成部分。我國(guó)大型水泵大多建設(shè)在上世紀(jì)七八十年代，由于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件比較差，自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用比較少。而且經(jīng)過多年的運(yùn)用經(jīng)久失修，出現(xiàn)較多問題，影響水泵站正常運(yùn)行。必須對(duì)現(xiàn)有的大型泵站進(jìn)行更新改造。提高原有泵站的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用效率，保證泵站正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

一、 改造工程概括

某大型泵站位于河南省鄭州市登封境內(nèi)，泵站由一站、二站組成，總排澇流量：150m3/s,總裝機(jī)∶13500 kW。此泵站建于上世紀(jì)80年代，經(jīng)過30多年的運(yùn)行，1994年底進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)改造，提高系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行效率，保障泵站的安全性和可靠性，該系統(tǒng)在當(dāng)時(shí)比較先進(jìn)，但是隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，原有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代社會(huì)需求。泵站電子設(shè)備老化，系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)警、信號(hào)不正常情況，維修困難；系統(tǒng)無通信功能，整個(gè)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)不能保證泵站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)改造，提高泵站自動(dòng)化水平，促進(jìn)泵站安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

二、泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)改造方案分析

泵站進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)改造時(shí)，首先在一站組設(shè)置監(jiān)控主機(jī)、樞紐控制中心，并在控制總線配置視頻主機(jī)，對(duì)泵站一二站的視頻畫面記性實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸采用光纖方式實(shí)施連接。泵站一二站均采用組網(wǎng)的方式實(shí)施工作運(yùn)行，系統(tǒng)共有2臺(tái)監(jiān)控主機(jī)、16臺(tái)PLC控制單元（一站10臺(tái)，二站6臺(tái)）組成。泵站自動(dòng)化控制的實(shí)施通過設(shè)定的程序邏輯控制輸出模塊的執(zhí)行命令來完成。

系統(tǒng)在視頻監(jiān)控過程中配置方式采用的是全數(shù)字模式，泵站的監(jiān)視工作由視頻采集設(shè)備完成，比如彩色一體化設(shè)備和彩色固定攝像機(jī)等，其中彩色固定攝像機(jī)的主要功能是對(duì)原有的泵站機(jī)房點(diǎn)基層、高壓室及水泵層實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)利用16路數(shù)字錄像機(jī)將系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像；利用視頻主機(jī)將視頻 信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)揭曨l圖像工作站。另外，可以利用以太網(wǎng)加收遠(yuǎn)方視頻圖像站的控制攝像機(jī)信號(hào)，并將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成總線規(guī)約信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)和其他設(shè)備的控制和應(yīng)用，泵站計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的畫面由投影儀和監(jiān)視器實(shí)現(xiàn)。

三、自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行控制措施

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)施一般分為3級(jí)：第一集為中心控制級(jí)，第二級(jí)為站區(qū)主控級(jí)，第三級(jí)為現(xiàn)地控制級(jí)，系統(tǒng)通過這3個(gè)級(jí)別的控制完成整個(gè)泵站的監(jiān)控任務(wù)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)、完成自動(dòng)化程序，提高泵站運(yùn)行效率。

（一）中心控制級(jí)

中心控制級(jí)主要是對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)而視屏畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視，在此過程中操作人員必須對(duì)泵站給定的水位和限制條件進(jìn)行分析，以便能夠準(zhǔn)確的完成對(duì)水泵的開機(jī)和停機(jī)控制。

（二）站區(qū)主控級(jí)

泵站運(yùn)行中監(jiān)視控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是由泵站設(shè)備完成的，這個(gè)過程主要由兩種方式完成，第一種方式是自動(dòng)控制，首先樞紐主控機(jī)計(jì)算機(jī)依據(jù)泵站水位要求，完成對(duì)水泵的開機(jī)、停機(jī)的控制；第二種控制方式是由操作人員控制臺(tái)實(shí)施控制，系統(tǒng)操作臺(tái)有操作人員專門控制設(shè)備，在控制臺(tái)上操作人員能夠通過鍵盤、鼠標(biāo)等實(shí)施控制操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)過程的自動(dòng)執(zhí)行和分步執(zhí)行的方式，每一個(gè)步驟完成后均有操作人員實(shí)施確認(rèn)處理后才能進(jìn)行下一步工作程序的操作。

（三）現(xiàn)地控制級(jí)

現(xiàn)地控制級(jí)由PLC控制和手動(dòng)控制完成，首先手動(dòng)控制是對(duì)主廠房?jī)?nèi)的設(shè)備進(jìn)行的控制，在任何一種工作狀態(tài)下，完成對(duì)人為完成對(duì)水泵機(jī)組的開停控制；PLC控制是在手動(dòng)控制的基礎(chǔ)上在單元控制器位置實(shí)施控制，這時(shí)主控制級(jí)命令被關(guān)閉，，但是并不影響單元控制器上的信號(hào)接送。

四、自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)功能分析

（一）監(jiān)控層功能

1.監(jiān)控和事件報(bào)警功能。

系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控范圍包含變電所、公用設(shè)備。閘門等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視，并完成系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的更新。系統(tǒng)運(yùn)行過程中相應(yīng)ICU確認(rèn)后上送的開關(guān)量、模擬量及監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)故障診斷處理，并根據(jù)系統(tǒng)預(yù)置要去進(jìn)行事件、語(yǔ)音、及簡(jiǎn)報(bào)登錄，自動(dòng)實(shí)時(shí)事故畫面和處理提示，并打印事故追蹤記錄，完成事件報(bào)警功能的實(shí)施，

2.報(bào)表統(tǒng)計(jì)。

泵站由自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的管理，其中需要在系統(tǒng)中設(shè)置機(jī)組運(yùn)行記錄表，此表格統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包含溫度量、電動(dòng)機(jī)電量、機(jī)組開停機(jī)等等內(nèi)容。系統(tǒng)管理人員只要輸入相應(yīng)的日期就能夠準(zhǔn)確的查詢?cè)撾A段機(jī)組運(yùn)行情況。

3.系統(tǒng)的自診斷及冗余管理。

系統(tǒng)運(yùn)行過程中如果計(jì)算機(jī)與各個(gè)單元發(fā)生故障情況，利用自動(dòng)化系統(tǒng)的自診斷程序能夠正確的判斷故障位置和故障原因，并發(fā)出警示，以便工作人員及時(shí)更新。另外，主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)自診斷程序能夠?qū)⒖刂茩?quán)自動(dòng)切換到備用服務(wù)器，以便快速處理故障。

（二）軟件系統(tǒng)分析

此大型泵站自動(dòng)化操作系統(tǒng)軟件系統(tǒng)采用MicroSoft中文NT操作系統(tǒng)，此系統(tǒng)功能強(qiáng)大、能夠?qū)崟r(shí)完成多項(xiàng)任務(wù)。首先系統(tǒng)的監(jiān)控軟件采用Vijeo組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，監(jiān)控軟件通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)完成對(duì)設(shè)備的監(jiān)控。系統(tǒng)中包含多種人機(jī)界面，能夠?yàn)檫\(yùn)行人員提供方便的接口，簡(jiǎn)化操作程序，提高操作安全性。利用集成監(jiān)控圖軟件實(shí)現(xiàn)圖像處理和數(shù)據(jù)采集，同時(shí)完成對(duì)數(shù)據(jù)管理庫(kù)、監(jiān)控系統(tǒng)、安全管理及系統(tǒng)診斷功能的處理。

（三）現(xiàn)地監(jiān)控層LCU功能

根據(jù)系統(tǒng)的功能和作用將其并入PLC控制單元中，各個(gè)主機(jī)的開關(guān)信號(hào)、控制信號(hào)等均并接到對(duì)應(yīng)的主機(jī)控制單元上。主機(jī)的測(cè)溫系統(tǒng)利用巡查儀和控制單元的連接完成；機(jī)組的震動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要是通過機(jī)組監(jiān)測(cè)儀上的通訊接口完成。溫度信號(hào)、供排水開關(guān)信號(hào)等低壓系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)主要是通過PLC控制單元來實(shí)現(xiàn)。

五、結(jié)語(yǔ)

此泵站經(jīng)過改造再次投入運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性、測(cè)量精度等完全達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求，真正實(shí)現(xiàn)泵站無人值班運(yùn)行模式的發(fā)展，充分發(fā)揮泵站經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?？傊颈谜咀詣?dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的改造工作通過再次改造，大大提高泵站運(yùn)行效率，促進(jìn)泵站管理現(xiàn)代化水平的提高，同時(shí)為泵站安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。所以，在科技水平高速發(fā)展的環(huán)境下，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)各個(gè)泵站的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的改造工作，實(shí)現(xiàn)泵站工作效率的提高。

[1]姜海,陳言兵,趙偉等.自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在大型泵站更新改造工程中的應(yīng)用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2013,19(12)∶121-124.

[2]胡緒紅.田關(guān)泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造應(yīng)用[J].中國(guó)科技縱橫,2013,(15)∶199-200.

[3]孫振華,馮俊.大型泵站計(jì)算機(jī)近地監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造應(yīng)用技術(shù)探討[C].//2009全國(guó)大型泵站更新改造研討暨新技術(shù)、新產(chǎn)品交流大會(huì)論文集.2009∶259-263.

[4]岑威鈞，李星．面板壩數(shù)值分析中接觸面模型與接縫模型述評(píng)[J]．水力發(fā)電，2007(2)：38—41，45．

[5]林兆權(quán).10kV變配電所設(shè)計(jì)中常見的問題分析[J].沿海企業(yè)與科技,2010.