熊贺莹 梁绵雄
东莞市运河治理中心
摘要：泵站自动化控制系统具有数据自动采集分析和实时显示功能，自动完成对主机及辅机控制操作与状态监视，在提高泵站科学管理水平、安全运行中所起到的重要作用。本文主要对泵站自动化控制系统功能相关内容进行了探讨。
关键词：泵站；运行管理；技术分析；自动化系统
引言
我国的中小型泵站主要承担着区域性防洪除涝、抗旱减灾、调水和供水的重任。作为重要的水利工程设施，泵站在水资源的合理调度和管理中起着不可替代的作用,但是大部分的泵站存在低效率、高能耗的形式运行，效率低于一半的问题，这其中存在许多种因素，其中有规划设计、施工建设的问题，有设备制造、安装检修的问题，也有泵站运行管理的问题，下面对这些问题进行分析，并提出解决这些问题的方案，同时会指出今后泵站的发展方向。
一、泵站自动化的组成
自动化控制系统由计算机监控系统，微机保护系统，视频图像以及网络通讯系统组成，主要实现对水泵机组、水闸、供配电系统、进出水池、直流系统、仪表系统、液压系统及其泵站运行重要部位与关键对象、参数进行有效的监测、监视、监控并做到重要数据、图像、指令的传送和接收。自动化控制主要包括现场设备的控制，现场环境的监视，辅助设备的检测和站区范围内的通讯网络几大部分。水闸和水泵的启闭，机电保护以及各类设备状态检测是现场控制的关键。动作、状态和环境联动是现场监控的最高要求。
二、泵站综合自动化系统的建设
2.1泵站实现自动化，不仅可以避免误操作，防止运行事故，减少运行人员；并可以提高设备和工程利用率、延长设备寿命、实现优化运行。泵站自动化应是泵站运行管理发展趋向。
泵站的基本模式两种：为全自动化方式、半自动化方式。
（1）全自动化方式：泵站是靠设置在前池或出水池上的水位继电器(压力变送器)控制机组的启动、停机或进行各种调节。当水位(或压力、压差)上升或下降到限定位置时，发出动作信号传给控制台的线路继电器或计算机。当线路继电器动作时，按规定程序动作(启动或停机)的执行机构也发生动作执行机构通常由时间继电器和控制启动( 或停机) 程序的继电器或为计算机系统。。这种自动方式对泵站设备的技术要求高，要有较完备的运行可靠性和自动处理运行故障的能力。全自动化泵站除了控制机组的启动和停机之外，对于进出水管道的工作压力、电动机温升、轴承与填料函的温度、泵站的引入母线与自动控制母线上的电压等，都以作用在事故继电器上的特殊继电器( 传感器、变送器) 进行监视。一旦工作状况超越规定值，事故继电器动作，使工作机停机，在有备用机组场合，可使备用机组自动投入。发生事故的机组，只有在消除了故障的原因之后才能再次启动。
（2）半自动化方式：对于经济条件较差，资金投入不足的泵站，可以采取比较筒单的半自动化计算机监控方案。这种方式可根据经济条件适当地减少传感设备采用开环控制。即无执行元件，通过计算机软件计算出的监控数据可以通过手工方法进行控制或调节。对于泵站技术改造，可以采用计算机辅助监控系统。泵站控制操作仍由常规装置来完成，计算机监控系统的功能主要是数据采集、数据处理、优化计算、事故记录、打印制表等。其优点是在运行中即使监控系统本身发生故障，泵站机组仍能维持正常运行。但系统能力较低，对自动化水平的提高或升级有一定的限制等是其主要缺点。不过该方案对系统性能要求不高．因而投资较少．比较容易实现。
2.2自动化系统
2.2.1微机监控系统
① 检查机房、盘柜的温度、湿度、接地电阻等；
② 检查盘柜的柜号名称、电缆牌号、接线标号等应无脱落；
③ 检查各类电源线、信号线、控制线、通讯线、接地线等连接情况；
④ 检查系统各路电源工作情况；
⑤ 检查计算机、交换机、现地控制单元、不间断电源、大屏、打印机等自动控制设备运行情况；
⑥ 检查智能仪表、传感器、继电器等自动化元件运行情况；
⑦ 检查系统软件、控制软件、数据库、PLC软件等自动控制软件运行情况；
⑧ 检查现地控制单元（LCU）、保护装置、测量装置等设备通讯情况；
⑨ 检查系统数据采集、操作控制、监视报警、报表打印等自动控制情况。
2.2.2视频监视系统
① 检查硬盘录像主机、分配器、大屏、摄像机等设备运行情况；
② 检查硬盘录像软件运行情况；
③ 检查图像监视、球机控制、录像、回放等功能运行情况；
④ 摄像头定期清洁。
2.2.3网络通信系统
① 检查光纤、五类线等通讯网络连接情况；
② 检查交换机、防火墙、路由器等通信设备运行情况；
③ 检查各通信接口运行状态及指示灯状态；
④ 检查自动控制系统、视频监视系统与上级调度系统通讯情况；
⑤ 检查通信设备运行日志及登录、访问情况。
2.3 PLC管理标准
（1）PLC各模块接线端子紧固，模块接插紧固，接触良好，PLC工作正常。
（2）PLC机架、模块、电源、继电器、散热风扇、加热器、除湿器均完好，安装固定可靠，工作正常。
（3）PLC接线整齐，连接可靠，标记齐全，输入输出模块指示灯工作正常。
（4）PLC之间、PLC与主机及网络通信接口通讯可靠。
（5）PLC电源电压符合使用要求；出口继电器接线正确，连接可靠，动作灵敏；继电器用途应有标识。
（6）PLC柜管理标准参考开关柜管理标准。
2.4直流系统
（1）检查直流系统灰尘、污垢、锈迹。
（2）检查二次接线应紧固，接地线无腐蚀，如有腐蚀应进行更换；电池屏电池摆放整齐，接线规范有序，电池编号清楚，无发热、膨涨现象；屏柜与电缆沟之间封堵良好，防止小动物进入柜内。
（3）严格按厂家说明书对蓄电池进行充放电，及时测量蓄电池的电压等数据并保留相关记录，保证蓄电池的完好。
（4）UPS在同市电连接后，应始终向电池充电，并且提供过充、过放电保护功能；如果长期不使用UPS，应定期对电池进行补充电，蓄电池应定期检查电池容量，电池容量下降过大或电池损坏应整体更换。
2.5励磁系统
（1）清扫柜体及接线桩头灰尘、污垢；
（2）检查盘内一、二次接线应良好，一次接线、电缆与母线无损伤，无过热，无放电，紧固螺丝无松动。可控硅安装良好，散热片无破损。快速熔断器良好，一次标记清楚整洁。
（3）盘内各插件版，继电器，开关及其它元件标记清楚，正确，安装牢固、无损坏。
（4）盘内指示仪表指示正确，插件接触良好。
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（5）进行控制、报警、跳闸系统联动试验，检查盘内照明、加热系统，检查处理灭磁开关触头，检查励磁装置冷却风机。
2.6励磁装置
（1）励磁柜铭牌完整、清晰、柜前柜后均有柜名。
（2）励磁柜外观整洁、干净，无积尘，防护层完好、无脱落、无锈迹，盘面仪表、指示灯、按钮以及开关等完好，仪表显示准确、指示灯显示正常；触摸屏画面清楚，触摸灵敏；开关柜整体完好，构架无变形。
（3）励磁柜柜内接线整齐，分色清楚，二次接线排列整齐，端子接线牢固；一次接线桩头紧固，相序清楚，标志明显，桩头示温片齐全，无发热现象；开关柜与电缆沟之间封堵良好，防止小动物进入柜内。
（4）柜内元器件清洁、无积尘；空气开关主副触头接触良好，操作灵活；接触器通断可靠；灭磁电阻连接良好，无过热现象；主回路元器件完好，无发热损坏现象；散热器完好，散热片无变形；控制单元稳定可靠。
（5）同步电动机异步起动时，如过早投励或起动完毕后不投励，励磁系统应能自动跳闸停机；同步电动机产生失步时，励磁系统应能立即切除直流输出电压，并使同步电动机联锁停机。
（6）励磁系统应有灭磁装置，灭磁装置接线完好，无过热、损坏现象，并保证能可靠地灭磁。
（7）励磁变压器内外清洁，无积尘，铁芯无锈迹，线圈无过热现象，绝缘电阻符合正常要求；风机运行良好，无异常声音；温度指示准确。
（8）励磁柜的金属构架、柜门及其安装于柜内的电器组件的金属支架应与专门的接地导体连接牢固，并有明显的接地标志。
2.7励磁装置运行
（1）检查运行中的励磁柜盘面指示、分路空气开关指示应正确，柜内母线及设备应无异常声响，各接线桩头示温片应无熔化现象。
（2）励磁装置在运行中如发现励磁电流、电压显著上升或下降，即检查原因予以排除.如不能恢复正常应停机检修。
（3）励磁回路发生一点接地时，应即查明故障的原因，予以消除。
（4）励磁设备每2小时巡视1次。内容有：
a 各表计指示应正常，信号显示应与实际工况相符；
b 各电磁部件无异声及过热现象；
c 各通流部件的接点、导线及元器件无过热现象；
d 通风元器件、冷却系统工作应正常；
e 励磁装置的工作电源、操作电源、备用电源等应正常可靠，并能按规定要求投入或自动切换；
f 励磁变压器线圈、铁芯温度、温升不超过规定值。音响正常，表面无积污。
g 励磁变压器风机运转正常，温升不超过80℃。
三、泵站存在的问题
3.1规划设计不合理，设计标准偏
许多中小型泵站限于当时经济、技术条件和设计水平等诸多因素的限制，设计标准偏低，泵站规模较小，单机流量偏小，台数多，增加了运行管理的难度；能源单耗高，造成一定的经济浪费。水泵和电气设备的选型没有前瞻的意识，达不到先进、可靠、节能、环保的要求，机电设备配套不合理，导致泵站长期不能配套更新；对水泵汽蚀问题考虑不够，水泵安装高程高，汽蚀现象十分严重。
3.2机电设备陈旧，老化失修、腐蚀严重。
泵站因建设年代较早，加之运行多年，设备陈旧老化严重，性能差，耗能高，效率衰退，启闭设备由于长期暴露在外,壳体普遍锈蚀,且闸门止水橡皮均有损坏,门体漏水锈蚀严重，运转不灵，限于维修经费短缺，长年失修，存在许多安全隐患，已严重威胁泵站的正常运行。
3.3技术力量薄弱、管理手段落后
大多数泵站管理人员文化水平、技术水平参差不齐，且很多泵站，位置偏僻，环境艰苦，交通不便，很难留住中高级水利工程技术人员，同时也缺乏高素质的技工和技师。因此很难适应现代化管理的需要，也很难完成泵站改造和新技术、新设备、新工艺的推广及应用。而且水利工程长期存在“重建轻管”现象，由于管理人员多是通过招工进站，只有少数技术干部，总体素质不是很高，加之管理经费有限，造成管理水平不是很高，技术手段落后，无法跟上现代化的步伐，如何提高管理水平成为第一大问题。
3.4管理自动化及电气控制自动化水平低下
大多数中小泵站运行管理自动化及电气自动化水平相当低，机电设备控制全凭人工手动操作完成。而且大多数泵站在运行管理上，主要是采用经验法和定期大修办法，这样大大影响泵站经济，增加管理开支，造成经济上不必要浪费。
3.5站区生态环境破坏严重
长期以来泵站更新改造资金投入严重不足，维修资金缺乏，运行费用无保障，泵站生产生活设施落后，周围荒山坡地，水质污染，站区生态环境破坏严重。很多泵站没有与外界相连的站区标准道路,交通不便；基层站效益差，职工生活困难，住房简陋，无法满足工程正常运转的需求。
四、解决问题的对策
4.1科学规范泵站管理，提高管理水平
严格按照《泵站安全鉴定规程》定期对泵站进行安全鉴定，掌握工程现状，查清存在问题，作出客观评价，为今后的更新改造提供科学依据。建立详细的技术档案，对泵站运行中设备出现的故障，如何发现如何处理，处理后运行情况做详细记录，为泵站改造和科学管理提供依据。
4.2加强日常维护保养,保证运行正常
本着“经常养护，随时维修，养重于修”的原则，做到经常打扫站区，保持机房清洁干净，保持设备无灰尘，启闭正常。定期检查电气设备情况，确保机组完好率100%、开机率100%。经常检查建筑物有无裂缝、启闭设备运行状况，对运转部件定期加油、止水密封，使制动装置运行可靠。丝杆汛前汛后定期清理、润滑、保养。电气设备动作正常，无漏电、短路现象，接地可靠。要做到有计划检查并做好记录，发现问题及时解决，确保工程安全，延长工程使用寿命。
4.3加强技术学习，全面提高管理队伍的整体素质
为加强对全市泵站行业管理和业务指导，必须大力加强技术学习，组织泵站工程全体人员进行电工技术学习、机械基础业务知识和安全知识学习，提高管理队伍中、高级技工的比例，严格运行人员上岗证制度，通过培训考核，力争在较短时间内全部持证上岗。通过学习，使广大干部职工业务技能得到有效提高，具有独立处理应急突发事故的能力。
4.4完善规章制度、加大执行力度
建立健全泵站系列管理制度，实行制度管人，杜绝以人管人的管理模式，切实做到有法可依，有法必依。制定切实可行、易于操作的规章制度。强化各项管理措施，狠抓制度落实。要按照“事事有人做、人人有事干”的原则，细化岗位责任，明确事故追究制度，层层落实岗位目标责任，彻底扭转“无法可依，有法不依”的管理局面。
结束语
泵站的自动化建设，是泵站以后的主要发展方向，这就涉及到了泵站的技术更新改造，特别对多级或多座泵站组成的大中型泵站中的单座泵站，是更新还是改造，是除险加固还是拆除重建，它涉及到泵站更新改造的标准和投资问题，与地方的经济发展水平、泵站地位的重要性、在流域或灌排区规划中的合理性等有关。在泵站更新改造的同时，泵站的主管部门及工程管理单位应按国务院和地方政府有关水利工程管理体制改革的文件精神，积极推行泵站管理体制，以保证泵站更新改造后能良性运行。
参考文献：
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[2]洪艳.泵站运行管理中存在问题的思考.2016.02
[3]王喜龙.浅议大型泵站的计算机优化控制.中国高新技术企业.2012.09
论文作者:熊贺莹,梁绵雄
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/24
标签：泵站论文; 接线论文; 励磁论文; 系统论文; 继电器论文; 情况论文; 设备论文; 《防护工程》2018年第8期论文;