排涝泵站机电自动化控制技术的应用

李容芬

(惠州市水电建筑工程有限公司，广东 惠州516001)

1 需求分析

1.1 功能需求

机电自动化的功能需求主要体现在以下3个方面:①基本功能，其中它主要包括数据采集、机组控制功能、报警功能以及报表等等。②高级功能，其中高级功能主要由以下几个功能组成:应急功能、远程维护功能、自动调节功能以及运行管理功能等等。③修饰性功能，它主要是由视觉效果、操作的方便程度以及人机交互的科学性组成的。

这3 类功能它们之间有着非常紧密的联系，不是单独存在的。此外，这三类功能它们会随着经济的进步，进行层次转换，这个过程是慢慢递进的［1］。可靠性需求虽然是泵站机电自动化系统最基本的性能，但在性能需求中适用性需求所占的比重也是非常大的。管理服务和泵站运行的前提就是机电自动化系统，自动化系统虽然只能适用于泵站一次设备状况和管理模式，但是它所需要的条件却是非常简单的。一套完整且优秀的泵站机电自动化系统不仅仅要满足泵站本身的要求，而且还需要具备一定的创新能力，这就需要对泵站的运行和管理进行改革，提高泵站的工作效率。为了达到节能的目的，泵站就需要选择出正确的操控对象和工作方式。因此，泵站机电自动化系统的功能一般都需要有以下几个功能:判断设备的使用状况、记录系统启动次数和运行时间的数据，此外，还需要能对记录的数据进行分析，并且按照相应的公式计算结果。

2 主要机电设备选择

为了保证电器设备可以正常运行，维护泵站的安全，就要使所选设备能够及时检测出故障电流，并且准确地切断。所以在机器正常工作运行时必须允许设备的选择在工作电流下进行，同时还需要对电气设备进行检验，其检验需要充分地利用系统在最大运行方式下电路短路时的短路电流。一般设置中使用的S 变压器是CB10 系列中带铝合金外壳的干式变压器，这种变压器的工作性能非常好。高压开关柜使用的是KYN 开关柜，与普通的开关柜相比，它的优势显著，除了占用的面积比较小之外，它的开端能力很强;低压配电柜使用的电柜结构比较简单，这种电柜就是抽屉式低压配电柜，最突出的一个优点就是安全性强;为了保证泵站的功率达到相关的标准，增设无功补偿柜。值得一提的是，由于中小型排涝泵站的额电电压偏高，而它的实际容量没有达到额电电压的数值，为了增长水泵和电机的使用时间，就需要采取一定的方式来减弱机械的之间的相互碰撞，因此，电动机大部分采用的都是软启动器起动。其中，直接启动一般只是针对那些容量比较小的设备。为了让泵站的正常运作，高低压电力电缆所采用的材料就比较特殊，因此，所采用的电缆就是优点比较多的铜芯交联聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。

3 监控、保护系统工作与控制技术

泵站综合监控和保护系统的工作方式主要有2种:自动和手动。下面以排涝泵站(5 台机组)为例对其保护、监控系统与控制技术进行了详细的阐述。

首先，开机台数是要根据运行的实际情况来确定的，具体来说就是根据进水池水位来确定。机组的控制主要是通过操作人员在中控台按钮或电机出线柜前操作。在确定哪些机组要启动之后，第一步是观察它的开机状态，其中观察的内容主要包括2个方面:①就冷却水是否有指示;②就是机组出水管电动蝶阀是否处于全开位置。在正常的情况下，这两个均有相应的灯光提醒。在继电器通电之后，为了让电容补偿柜的断路器打到“合闸”位置，就需要让其与另外位置接通，这就需要使得选择开关SAC处于手动状态;最后一步就是合闸线圈Y3 得电吸合，断路器合闸，此时只需要按下合闸按钮HA 就可以了。但这一过程是受保护装置监督的，所以要相当谨慎。这是由于在断路器手车的合断路器前其所处的位置必须符合相关的规定，同时保护系统还会对断路器状态、手车开关位置等做进一步的检测。只有当一切的条件均满足规定的要求时才能合闸。机组的停机操作的程序与启动程序相比较要简单一些，如果哪个机组需要停机，就只需要直接按下分闸按钮TA，此时分闸线圈Y2 得电，断路器分闸。此外还需要将断路器手车摇回原位，其次就是让SAC 选择开关处于“停止”位置，最后就是让电容补偿柜的断路器处于“分闸”位置，机组冷却水电磁阀需要在几分钟过后才能关闭。

自动工作方式的监控、保护系统需要将SAC 选择开关处于“自动”位置。此外，机组的启动与停止主要是取决于池水位的高低。所以它要实现自动的工作方式，就需要满足下列2个要求:①它的开机必须要顺利;②断路器经常性处于热备用状态。从图1中得知，中间继电器1 －6KM 是控制机组自动启动或停止的。其中详细的原理可以由下图1 体现。

根据图1 中可以得出，数字显示控制仪1WX、2WX 主要是由6个水位控制器组成。按照泵站机电自动化系统设计的内容，有几个水位是必须要设立的，比如停机水位。开机水位主要是指除停机水位外的其他部分的水位。在控制仪1WX 中相应的几个水位均设立了，1#机开机水位、2#机开机水位和停机水位等装置都有。同样的道理，控制仪2WX 也需要设置相应的水位，3#机开机水位、4#机开机水位以及5#机开机水位。这6个水位的数据不能保持一致，合理的状态是保持一定的水位差。对其工作原理，作出了一个归纳:等汛期的外江水位达到了关闸水位，就会有水流汇入前池，提高池水的高度。如果检测到的水位达到1#机开机水位时，那么其控制仪1WX 的触点1WX2 就会闭合，继电器2KM 吸合，其常开触点接通1#机组自动合闸回路，其1#机组就会启动运行。此时，其常闭触点断开2#机组将会自动分闸回路，为2#机组的启动做好一切准备。如果此时的水位继续上升，当检测的水位达到2#机开机水位时，那么其控制仪1WX 的触点1WX3 就会闭合，继电器3 KM 吸合，其常开触点接通2#机组自动合闸回路，其2#机组就会启动运行，此时，其常闭触点断开3#机组将会自动分闸回路，为3#机组的启动做好一切准备。这样排水量会增加，降低前池的水位，机组就会有秩序地停止运行。在正式被应用之前，自动方式工作必须通过各种实验，进一步确保工作的安全。

图1 自动控制原理图

［1］陈小雲. 人工智能技术在自动化控制中的应用探析［J］.通讯世界，2014(06):106 －107．