淺談污水提升泵站機械電氣設備升級改造

薛紅梅

（濟寧市城市水務服務中心，山東濟寧 272006）

0 引言

濟寧市老城區(qū)建有5 座污水提升泵站和超過50 km 的截污主干管，匯水面積約50 km2。污水管網(wǎng)收集各廠礦企業(yè)、學校、醫(yī)院、居民等所有用水戶的污水，絕大部分通過污水泵站提升，少部分污水通過自流，最后輸送至市污水處理廠進行集中處理。污水提升泵站能否安全高效運行，體現(xiàn)城市治理水平并直接影響市民生活質(zhì)量。

老城區(qū)的5 座泵站中的1～4 號污水提升泵站已運行15～25 年，提升泵站安全系數(shù)低、設備自動化程度低。為確保污水提升泵站的安全高效運行，對1～4 號泵站機械電氣設備進行升級改造。

1 配電系統(tǒng)的升級改造

以1 號泵站為例，其為配電室改造工程，10 kV 系統(tǒng)為雙電源進線，采用單母線分段運行的接線方式，一路引自10 kV 運河線，一路引自10 kV 太濟線。變壓器選用2 臺SCB10-500 kV·A/10 kV 型干式變壓器，其防火性能好、損耗低、噪聲低、無污染、免維護、絕緣性能好、無局部放電、耐雷電沖擊能力強、機械強度好、耐潮濕，可在高濕度下運行，替代原有的2 臺老舊油浸式變壓器。

10 kV 高壓開關設備選用KYN28A-12 金屬鎧裝移開式開關柜，開關柜的防護等級為外殼IP4X，斷路器室門打開時為IP2X，柜體具備“五防”閉鎖功能；裝設避雷器及帶電顯示裝置；開關柜內(nèi)設照明，照明燈的開關在柜門外；開關柜內(nèi)裝設加熱器，由智能操控裝置控制加熱器投入或切除。10 kV 高壓開關柜有計量柜2 面、進線柜2 面、PT 柜2 面、出線柜2 面、母聯(lián)柜和提升柜各1 面，計量裝置裝設在配電室計量柜處，計量方式為高供高計，接線方式為三相三線，計量點電壓10 kV，電壓互感器變比為10/0.1，準確度等級為0.2 級；電流互感器變比為50/5，準確度等級為0.2 S 級。

低壓開關柜采用GGD 型，額定工作電壓400 V、額定絕緣電壓690 V，耐震能力按7 級震區(qū)設防，外殼防護等級為IP40，母線設置為三相五線制。其中柜內(nèi)智能框架式斷路器額定電流1250 A，極限、運行短路分斷能力為65 kA，具有多功能保護特性，脫扣器有液晶彩色中文圖形化操作界面，斷路器保護單元自帶通信/測量功能。其中，配電室0.4 kV 系統(tǒng)安裝主變進線柜2 面、低壓出線柜3 面、電容器柜2 面、聯(lián)絡柜1 面；泵房配電室0.4 kV 系統(tǒng)安裝低壓進線柜2 面，低壓出線柜4 面。

現(xiàn)場控制柜設計智能電參數(shù)采集模塊，并與中心控制系統(tǒng)建立聯(lián)系，在中心控制系統(tǒng)設置電力監(jiān)控程序，顯示各主要用電設備狀態(tài)和電流、高壓進線、低壓進線處的電量數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)監(jiān)控、管理污水泵站電力消耗。所采用的電參數(shù)采集模塊為標準PT、CT 輸入，適用于各種電壓等級及接線方式；標準RS-485 光隔通信接口，標準MODBUS－RTU 通信規(guī)約；各種參數(shù)（地址、波特率、變比等）均可通過計算機“遠方”設定或儀表面板設定；模塊的測量精度采用智能化自動校準模式，免維護設計。

2 水泵控制系統(tǒng)的升級改造

控制系統(tǒng)采用水泵自動輪啟的方式，使泵站的每個水泵在一段時間內(nèi)運行的時間大體相同。根據(jù)污水池水位確定開啟水泵的臺數(shù)，按順序依次開啟水泵，并執(zhí)行先啟動的水泵先停止、累計運行時間多的水泵先停止、累計運行時間少的水泵先啟動的工作原則。水泵累計運行時間的保護設計，不會造成一臺水泵長時間連續(xù)運行。

在水泵開啟過程中，不斷檢測水泵的電流與電壓，如不相符則立即停止該水泵的運行，并發(fā)出警報聲，同時顯示出故障類別，以供維修或操作人員及時處理。在運行過程中還不斷收集水泵的本體信息（如過載、超溫、泄漏、過電流等），并與正常運行時設定的水泵參數(shù)相比較，當實際參數(shù)跟設定參數(shù)出現(xiàn)偏差時，控制程序便會給出聲音報警，同時停止該水泵的運行，并自動切換到另一臺無故障的水泵繼續(xù)運行。

水泵控制主要是根據(jù)水位來控制啟/停。每臺水泵設有現(xiàn)場自動、現(xiàn)場手動及遠程控制3 種方式。為優(yōu)化水泵的控制，現(xiàn)場配置有變頻調(diào)速設備，根據(jù)污水池的水位進行變頻調(diào)節(jié)，從而達到節(jié)能控制目的。當水位超過系統(tǒng)的設定值時，水泵便開啟；水位達到最低值時，水泵便停止。其中，污水池水位的設定值與最低值可在線設置。

3 格柵機控制系統(tǒng)的升級改造

根據(jù)現(xiàn)場情況，格柵機智能控制系統(tǒng)采用時間控制、手動控制及遠程控制3 種控制方式。在不下雨的情況下，格柵機可按照時間控制方式自動運行，一般間隔1～2 h 運行20 min（也可根據(jù)具體情況進行適當調(diào)整）；下雨時（尤其是下雨初期），柵渣量比較大，這時應縮短格柵機的運行間隔時間，可采用手動方式或修改自動設置的間隔時間，一般間隔20 min 運行20 min；同時，可根據(jù)情況在遠程監(jiān)控中心對格柵機進行遠程控制。智能控制系統(tǒng)能夠根據(jù)程序控制格柵機和輸送機的順序開停，并且任意一臺格柵機運行時，輸送機均會同時運行。

4 遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)

為提高4 座泵站的自動化程度，新建泵站遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)將泵站的設備運行狀態(tài)信號、開關量信號、故障信號及視頻信號上傳到指揮中心并能對設備實行遠程控制和自動控制。通過對泵站進行必要的電氣化改造和增加必要的通信設備和通信軟件、接口實現(xiàn)泵站監(jiān)控信息的遠程傳輸，接入指揮中心，實現(xiàn)泵站的集中化管理、遠程監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)查詢、手機APP 等應用功能。

泵站遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)按照B/S 架構(gòu)的開發(fā)與部署模式，主要功能有泵站地圖分布、工藝監(jiān)控、監(jiān)控畫面展示、移動應用，可遠程通過手機、電腦系統(tǒng)查看泵站的分布情況、運行開停狀況、工藝監(jiān)控畫面、泵池水位監(jiān)控及視頻展示。老城區(qū)泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)位置分布如圖1 所示；泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)設置界面如圖2 所示；泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)運行監(jiān)控界面如圖3 所示。

圖1 老城區(qū)泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)位置分布

圖2 泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)設置界面

圖3 泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)運行監(jiān)控界面

泵站配置各自的攝像監(jiān)視系統(tǒng)，每個泵站在泵池、格柵機、大門等關鍵位置安裝多個360°攝像頭，遠程監(jiān)控中心的監(jiān)控計算機可實時監(jiān)視泵站的情況。

泵站測控終端安裝在污水泵站現(xiàn)場，支持對水泵和格柵機的現(xiàn)場自動控制、現(xiàn)場手動控制以及遠程控制，采用模塊化集散式控制模式，每個污水泵站設置一個主控制器，泵站中的每臺水泵由分控制器控制；通過設備自帶HMI控制PC，操作控制水泵及格柵機，現(xiàn)場顯示設備的工作狀態(tài)（如污水池水位、水泵及格柵機的啟停狀態(tài)、電壓與電流值、電能消耗量與保護狀態(tài)），現(xiàn)場讀取、修改、設置測控終端的工作參數(shù)，生成與提取數(shù)據(jù)報表，記錄開關日志及報警記錄等。

5 結(jié)束語

經(jīng)過一年多時間的運行驗證，4 座污水泵站設備運行效率及安全系數(shù)得到極大提高，保證了污水的順利輸送及后續(xù)處理，降低了運行成本，設備故障率顯著降低。自動化控制系統(tǒng)先進可靠、實時性好、操作簡單，降低了工人勞動強度，提升了泵站運行管理水平，為實現(xiàn)無人值守提供了可能。