浅谈地铁自动排水系统中基于浮球开关的潜污泵控制策略分析与改进措施

李石金

【摘 要】地铁自动排水系统是负责地铁交通所属范围内的所有建筑物的排水，水源主要来源于车站的雨、污、废水等，上述各类排水汇集到对应的集水井，当集水井水位上升到一定高度后经潜污泵自动抽排出站外，从而避免地铁设备、设施受到水淹的风险。论文介绍了地铁自动排水系统中一种基于浮球开关的潜污泵控制策略改进措施，对比分析了改进前后的控制策略，对地铁自动排水系统中的潜污泵控制策略提供了一些参考。

【Abstract】The subway automatic drainage system is responsible for the drainage of all buildings within the scope of the subway traffic. The main source of water is rain， sewage and waste water from the station. All kinds of drainage are collected to the corresponding wells. When the water level of the collecting well rises to a certain height， it is automatically pumped out of the station through the submersible sewage pump， so as to avoid the risk of submergence of subway equipment and facilities. This paper introduces an improvement measures for the control strategy of submersible sewage pump based on float switch in subway automatic drainage system， compares and analyzes the control strategy before and after the improvement， which can provide some references for the control strategy of submersible pump in subway automatic drainage system.

【关键词】给排水系统；地铁排水；浮球开关

【Keywords】water supply and drainage system； subway drainage； float switch

【中图分类号】U231 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）06-0179-02

1 地铁自动排水系统

地铁自动排水系统主要由集水井，潜污泵，排水管，液位传感器，水泵控制部分组成。其中，液位传感器是一种常用的测量仪器，被广泛应用于多个行业当中。液位传感器的种类较多，主要分为三大类：①电极式浮球液位开关，电极式浮球液位开关本体使用工程塑料制成，密封性好、机械强度高；信号传输电缆采用特殊材料制成，耐用且抗腐蚀能力好；结构较为简单。通过输出稳定的“通”、“断”信号，不产生误操作，可靠性高。此外，安装方便，调试简单，通过上下调节定位重块，即可任意调节基准控制范围。②浮筒式液位传感器：浮筒式液位传感器是利用金属膜应变传感原理来测量液体的液位的，优点是测量精度较高，但设备成本相对较高。③静压式液位传感器：静压式液位传感器是利用液体静压力的测量原理进行工作。常见选用硅压力测压传感器将测量到的液体压力转换成电信号，之后再经放大电路放大，以及经补偿电路补偿，最后以小电流方式输出液位值，经模数转换后反馈液位读数。

上述三种液位传感器从左至右对应了下文图1所示的实物。

后两种传感器属于可精确测量液位高度的传感器，因地铁排水系统中对于液位的检测精度无特殊要求，但对设备的可靠性要求较高，因此，电极式的浮球液位开关在地铁排水系统中较为常见[1]。

2改进前的控制策略

以车站主废水泵房潜污泵（二台泵）为例，在废水池内设潜污泵两台，日常情况仅一台工作，且依次轮换工作，互为备用；特殊情况下（例如超高水位）两台同时启动。废水池内设超低报警水位、停泵水位、第一台泵启泵水位、第二台泵启泵水位（同时为超高报警水位）共四个水位，对应设置四个浮球开关；其控制要求如下：①当水位达到超低水位时报警，控制回路将保证两台潜污泵都停止工作。②当水位达到停泵水位时，两台潜污泵均能停止工作。③当水位达到第一台泵启泵水位时，第一台潜污泵开启。④当水位达到第二台泵启泵水位时，控制回路保证两台潜污泵都处于运行状态，同时发出报警信号。

改进前的控制策略通过使用继电器控制电路实现终端控制功能，见图2。

3 改进后的控制策略

同样以车站主废水泵房潜污泵（二台泵）为例，废水池内设潜污泵两台，日常情况仅一台工作，且依次轮换工作，互为备用；特殊情况下（例如超高水位）两台同时启动。废水池内设超低报警水位、停泵水位、第一台泵启泵水位、第二台泵启泵水位（同时为超高报警水位）以及危险报警水位共五个水位，对应设置五个浮球开关如下：①当水位达到超低水位时报警，控制回路将保证两台潜污泵都停止工作。②当水位达到停泵水位时，两台潜污泵均能停止工作。③当水位达到第一台泵启泵水位时，第一台泵开启。④当水位达到第二台泵启泵水位时，控制回路将保证两台潜污泵都处于运行状态，同时发出报警信号。⑤当水位达到危险报警水位时，车站控制室发出报警信号，并可在车站控制室强制启动两台潜污泵。⑥增设浮球故障逻辑判断、控制电源故障反馈以及终端控制箱面板设有指示灯指示信息，并能反馈到BAS（楼宇自动化系统）系统中。

改进后的控制策略通过使用PLC实现终端控制功能，见图3。

4 改进前后的控制策略对比分析

从改进前后的控制策略描述可知，两者的基本功能大体相同，均针对两台潜污泵的启停功能进行控制。改进后的控制策略不同之处在于：①增加危险报警水位，当启一台泵水位或启两台泵水位的浮球开关故障或两者均故障时导致无法及时抽水，水位到达危险报警水位时可在车站控制室接收到报警信息，同时可通过车站控制室设置的强制启动按钮进行启动两台泵进行抽水。②通过采用PLC进行控制，增加浮球开关故障逻辑判断功能、控制电源故障判断功能，将故障判断反馈到BAS系统中，以及在终端控制箱面板增设指示灯指示信息，改进人机交互体验。其中浮球开关逻辑故障判断功能设计为其中某一个浮球开关故障的判断。例如，假设超低水位报警信號发出，则判断停泵水位浮球开关故障；假设未经开启一台水泵就开启两台水泵时，则判断为启一台泵的水位浮球开关故障；假设未启动两台泵而发出危险报警信号时，则判断为启两台泵水位浮球开关故障。控制电源故障则通过硬接点连接到BAS系统实现判断。

第1点改进使得车站控制室的人员可以更快的发现危险水位的报警信息，并根据报警信息采取紧急强启两台潜污泵进行抽水，防止发生水淹设备设施的风险。

第2点改进措施则主要增加了对现场设备的故障判断，因部分集水井位于地铁隧道区间中，若需到现场确认故障表现则需耗费一定的时间。远程报送具体的故障有利于设备维保人员更迅速的掌握到具体的故障信息，以便快速提供解决方案，提前准备故障处理所需的材料和工器具，及时完成故障的处理。

5 总结

通过对地铁自动排水系统控制策略的改进，增加了危险报警水位浮球开关的设置，并增加了浮球开关故障逻辑判断功能、控制电源故障判断功能以及终端控制箱面板增设指示灯指示信息，实现远程强启抽水功能，节省了需到现场确认具体故障表现的时间，改善人机交互的体验，进一步提高了地铁自动排水系统的设备可靠性。

【参考文献】

【1】广州市地下铁道总公司， 机电设备检修工.给排水系统检修[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2010.