大中型轴流泵站综合自动化探讨

大中型轴流泵站综合自动化探讨

陈建红

（汉寿县水利局排灌管理总站湖南汉寿415900）

摘要：从2007年开始，针对大型灌排泵站建筑物、设备老化，配电控制系统落后的状态，中央投资进行了五个批次的改造，到2015年基本上都完成了改造。从笔者所接触的湖南、湖北的大型排涝泵站及西北地区的引黄灌溉枢纽工程的情况来看，配电控制系统全面更新升级，操作变得更为安全、便捷，实现了基于PLC的计算机监控。但是，也从中看到，改造后的泵站从信号采样、状态监测、视频监控、系统控制等方面离真正的泵站自动化还有一定的差距。

在此，以我县的岩汪湖大型泵站控制系统为例，对泵站的控制现状、存在不足，实现泵站自动化还要做哪些改进措施。

关键词：基于PLC；计算机监控

岩汪湖泵站位于汉寿县沅南垸，为一座大型排涝泵站兼有抗旱功能，始建于1975年，2005年列入全国第一批大型泵站改造范围，2007年实施改造，2009年完成改造。目前泵站总装机8*1250kW，水泵为立式轴流全调节水泵，配套电机为同步电机，配有35kV独立降压站。泵站的综合自动化系统由湖南省水利水电勘测设计研究总院设计，深圳东深电子提供设备及安装。

岩汪湖泵站自动化系统的建设应该说基本达到最初的目的：系统电压、电流，电机电流、功率无功功率等电量信号；油温，电机定子温度，冷却水温、水位等模拟量信号，均可以在控制室以数字信号显示并打印报表，降压站开关及电机断器等开关量信号以文字和符号直观地显示，并实现了主控室操作站控制降压站及主机组开关机，配合保护元件实现了降压站自动保护和主机组自动保护。人机界面极为简洁直观，操作简单。

泵站的控制从模拟走入数字，但是从泵站自动化的角度或者泵站远程控制的要求来看在控制上还存在以下不足之处：

1.泵站没有配套视频监控系统主控室操作人员不能在主控制直观地观测主机组，对于由于碳刷接触不良引起的无无法采样的电火花等状况无法监测，对于闸门采样的信号数据因没有视频图片的支持也必须现场核实，值班人员不能在控制室掌握泵站的全部情况，还须像改造前一样定时巡视。

2.采样信号不足在采样信号上没有对泵组的振动、摆动、现对泵站机械部分运行状态，机械部分的运行状态基本靠运行人员在现场的经验判断；辅助系统如油位、辅助系统的自动监测供水水压、流量、水温进行采样，也就不能真实掌握辅助系统运行状况。

3.现场控制设备不能满足控制采样要求如水泵角度调节控制器，不能与PLC互联互通，无法采集角度信号，也就无法达到根据机组启停要求及运行实际扬程来自动调整角度，进一步来说，不能自动优化运行，提高机组效率。

4.辅助系统供水供油现供水系统全部为手动闸阀，供油系统则就人工提油加油，的改造时没有考虑自动化要求，不能实现机组选择性供水和自动补油。

5.程序的逻辑控制上还有待优化客观地讲，做为第一批实施改造的泵站，岩汪湖泵站的是笔者见过的近10座大型泵站中操作界面就做得最漂亮的，直观而又便于操作，但做为程序员，更多的考虑如何按照设计控制顺序来设计操作程序，在编程上与泵站管理方及运管人员工缺沟通，没有考虑优化机组运行方式来提升泵站效率。

以上对岩汪湖泵站综合自动化还存在的一些主要不足部分进行例举，从所了解的现有泵站自动化这一块来讲也都基本存在的一些通用问题。目前，还有部分地区为解决泵站的运行操作问题，拟通过设置中心控制室，实现泵站群的集中控制，解决目前存在的机手人员不足且运行极其随意问题。从2018年开始，湖南省起动了重点易涝区的建设，也涉及到大批的泵站建设及改造，其中也包括一批大中型泵站建设，针对泵站综合自动化这一块，笔者希望在新建泵站时从泵站控制的未来方向考虑“无人值班，远程集控”，在此提出几点个人建议：

①视频监视系统及安保系统

视频系统应为综合自动化系统的必须组成部分，并且摄像头的设置要合理，重点、关键部位都能通过摄像头实时监视，在中控室或远程集控室进行操作时能得到视频反馈；考虑到泵站基本上都位于比较偏远的地方及使用上存季节性，在视频系统的基础上引入安保系统，通过远程终端甚至手机APP可对泵站实现全天候监视防不正常入侵。

②通过增加采样信号及程序设置进行运行状态监测及诊断

具体地讲，在机械上（立式轴流泵组为例）分别在电机、水泵合适的地方设备振动传感器、在传动轴中断设置机组摆动测量传感器、水泵层设置噪声传感器，结合采集的电信号、模拟量信号（温度），通过程序设置达到在线诊断、报警及自动保护跳闸。

③确保所采购的系统控制元器件或配套设备能与主控制系统通讯接口一致

叶片角度控制器，冷却系统、风系统、配电系统、励磁系统等在通汛接口及协议上均须满足主系统控制要求；如叶片角度控制器能通过主系统人为或自动调节水泵叶片角度并能正确反馈、励磁系统能自动或人为远程增减励，为优化机组效率打下硬件基础。

④摒弃传统的辅助系统

在供水、供油管路上，控制性阀门均采用电动式或电磁式，闸门的控制实现远控，开关状态在操作台上实时显示，同时在供水管路止装设示流器、在油箱上装液位传感器、在排水廊道内设置自动排水装置，通过控制系统来达到自动供水、排水、加油。

⑤完善信号采样并力保准确

如进出水池水位、水泵流量等信号，从机组正常运行角度来说影响不大，所以也最容易忽视，但从优化机组运行方式，提升和考核机组效率来说还是必不可少的。

⑥优化控制程序

程序编写人员在编写泵站控制程序时须充分了解泵站运行模式，与泵站技术管理人员充分沟通，要达到不仅仅是在顺序控制上保证操作控制，而且尽可能在无人状态下实现机组安全、高效运行。

⑦充分利现网络技术，实现泵站远程控制

对于泵站区域范围内暂时没有泵站群集控计划的，可考虑通过现网络技术，将新建泵站的远程控制终端设置在现有的大中型泵站控制室内，实现一站二控。

结语：泵站自动化系统造价，这几年来，自动化技术发展迅猛，成套设备供应商队伍也快速壮大，业务竞争上异常激烈，甚至部分之前仅为大型水电站及火电厂提供自动化解决方案及设备的企业也加入水利行业业务竞争，同时，如触摸屏、大型LED屏、高清摄像头等目前均实现了国产化，并且质量性能完全不输进口产品，泵站综合自动化系统总的造价均在可控和可承受范围。

大中型泵站的“无人值班，远程集控”应该是泵站今后的发展方向，希望此文能为泵站建设管理者在泵站建设中有所借鉴；同时，在我县拟开建的赵家河泵站中，将尽力践行。