摘要: 針對(duì)泵站更新改造后的配置新型較為先進(jìn)的自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備，而又缺乏相應(yīng)操作運(yùn)行技術(shù)水平的管理人員情況，闡述泵站 更新改造建成后電氣設(shè)備的運(yùn)行應(yīng)用不夠適用。提出必須加速提升灌區(qū)管理水平、從而保障灌區(qū)安全運(yùn)行等方面發(fā)揮重 要作用，有利于泵站科學(xué)運(yùn)行管理，提高整體效益。
1 工程概況
肇源縣中心泵站更新改造工程包括 13 座中型泵站分別 是杏樹(shù)園子強(qiáng)排分站、聚寶山強(qiáng)排分站、旭日強(qiáng)排分站、肇源農(nóng)場(chǎng)排水分站和肇源農(nóng)場(chǎng)二級(jí)排水分站、立陡山、燎原、民 意、中心、蓮花泡和三站排灌分站、八家河灌溉分站和肇源農(nóng) 場(chǎng)灌溉分站。總裝機(jī)臺(tái)數(shù) 61 臺(tái)，總裝機(jī)容量10 022 kW，總設(shè)計(jì)流量92. 87 m3 /s。
一期實(shí)施更新改造 6 座泵站，重點(diǎn)進(jìn)行了泵站機(jī)電設(shè)備技術(shù)更新改造，本次更新改造有 5 座分站分別增設(shè)了微機(jī)自 動(dòng)化監(jiān)控屏。電氣設(shè)備更新改造使用 GGD 系列開(kāi)關(guān)柜替換淘汰的 PGL 等設(shè)備，電氣均采用國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的元件相配 套; 其中觀測(cè)儀表采用了 ACR220E 多功能智能網(wǎng)絡(luò)儀表，以 便于通過(guò)儀表 RS485 接口進(jìn)行微機(jī)監(jiān)控，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的三相 電壓、三相電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、有功電度、無(wú)功電度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控; 總進(jìn)線柜斷路器選用 CDM 型核心 部件采用智能控制; 各饋電斷路器用電動(dòng)分、合閘替換手動(dòng) 操作。用軟啟動(dòng)器替換老式自耦減壓?jiǎn)?dòng)器，啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)“手 動(dòng)/自動(dòng)( 鍵盤(pán)操作) ”操作，各分泵站新增無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)施。增設(shè)超聲波水位計(jì)對(duì)抽水站前池水位、出水池水位進(jìn)行 實(shí)時(shí)水情監(jiān)測(cè); 增設(shè)分體式電磁( 超聲波) 流量計(jì)對(duì)水泵進(jìn)行流量及 運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
2 更新后的電氣設(shè)備運(yùn)行應(yīng)用
肇源縣中心泵站分泵站管理人員對(duì)泵站常規(guī)設(shè)備的運(yùn)行雖已具有一定的技術(shù)水平和運(yùn)行管理的經(jīng)驗(yàn)。如水泵的 運(yùn)行管理、電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行管理、變壓器的運(yùn)行管理、10 KV線 路及其附屬設(shè)備的運(yùn)行管理、開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行管理等。但對(duì)于 新產(chǎn)品的運(yùn)用和管理還缺乏經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平。為此，特別針對(duì)本次改造所使用的軟啟動(dòng)設(shè)備、微機(jī)監(jiān)控設(shè)備、信息采集 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行應(yīng)用論述。目的是使泵站在安全情況下運(yùn)行，同時(shí)發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
1) 軟啟動(dòng)器的運(yùn)行應(yīng)用。是在熟悉其工作原理及其技 術(shù)特性的條件下進(jìn)行的。軟起動(dòng)器是采用智能化數(shù)字式控 制，以單片機(jī)為智能中心，可控硅模塊為執(zhí)行元件對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制，特別適用于泵站的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)控制。軟啟動(dòng)使電動(dòng)機(jī)在任何工況下均能平滑起動(dòng)、保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保證電動(dòng)機(jī)可靠的起動(dòng)。 平滑減速停車，消除拖動(dòng)系統(tǒng)的反慣性沖擊。完整的系統(tǒng)保護(hù)功能，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命，降低系統(tǒng)造價(jià)，提高系統(tǒng)的可靠性。兼容了所有起動(dòng)設(shè)備的各種功能，是傳統(tǒng)起動(dòng)星三角起動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)等*理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。同時(shí)軟起動(dòng)器是一種集軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置。運(yùn)用串接于電源與被控電機(jī)之間的軟起動(dòng)器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動(dòng)結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓。在軟起動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加，無(wú)沖擊電流。具有軟停車功能，電機(jī)停機(jī)時(shí)，傳統(tǒng)的控制方式都是通過(guò)瞬間停電完成的。對(duì)于泵站來(lái)說(shuō)如果瞬間停機(jī)，會(huì)產(chǎn)生巨大的“水錘”效應(yīng)，使管道，甚至水泵遭到損壞。在泵站中，應(yīng)用軟停車技術(shù)可避免泵站的“拍門(mén)”損壞，減少維修費(fèi)用和維修工作量。軟起動(dòng)器中的軟停車功能是晶閘管在得到停機(jī)指令后，從全導(dǎo)通逐漸地減小導(dǎo)通角，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間過(guò)渡到全關(guān)閉的過(guò)程。泵站電機(jī)停車的時(shí)間根據(jù)實(shí)際出水管道長(zhǎng)度及實(shí)際情況需要可在20 S左右調(diào)整。軟啟動(dòng)在泵站運(yùn)行中還可以實(shí)現(xiàn)輕載節(jié)能目的，籠型異步電機(jī)是感性負(fù)載，在運(yùn)行中，定子線圈繞組中的電流滯后于電壓。在電機(jī)工作電壓不變，高水位時(shí)水泵處于輕載狀態(tài)，功率因數(shù)低，低水位時(shí)水泵處于重載狀態(tài)，功率因數(shù)高。軟起動(dòng)器能實(shí)現(xiàn)在輕載時(shí)，通過(guò)降低電機(jī)端電壓，提高功率因數(shù)，減少電機(jī)的銅 耗、鐵耗，達(dá)到輕載節(jié)能的目的; 負(fù)載重時(shí)，則提高電機(jī)端電壓，確保電機(jī)正常運(yùn)行。軟啟動(dòng)器的保護(hù)功能齊全，具有過(guò)載保護(hù)功能、缺相保護(hù)功能、過(guò)熱保護(hù)功能。熟悉基本功能及原理以后，懂得設(shè)備調(diào)整程序，并能熟練掌握代碼設(shè)置功能的設(shè)置，按操作說(shuō)明進(jìn)行操作既可以運(yùn)行應(yīng)用。
2) 微機(jī)監(jiān)控屏的運(yùn)行應(yīng)用。肇源縣中心泵站各分站管理水平總體程度上還處于初級(jí)管理模式水平，灌區(qū)管理人員水利現(xiàn)代化意識(shí)和技術(shù)水平還需亟待提高，就目前看，一期改造的 6 座泵站中有 5 處灌排站安裝了微機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控屏， 但由于泵站管理人員技術(shù)水平有限，使得建成的自動(dòng)化系統(tǒng)使用困難，更談不上向高層次開(kāi)發(fā)利用了，管理維護(hù)也將出現(xiàn)難題，無(wú)法充分發(fā)揮已建成的自動(dòng)化結(jié)合信息化的開(kāi)發(fā)利用作用。高新技術(shù)產(chǎn)品目前不僅沒(méi)有減輕反而加重了泵站工作人員的負(fù)擔(dān)，這種狀況如果不能得到及時(shí)改善，將會(huì)造成泵站趨于逐步老化、落后等問(wèn)題，人們就會(huì)對(duì)自動(dòng)化微機(jī)監(jiān)控設(shè)施效益產(chǎn)生懷疑，結(jié)果只能是逐漸淘汰，于是泵站管理又恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。所以利用好微機(jī)監(jiān)控屏是十分必要的。泵站技術(shù)改造新系統(tǒng)采用微機(jī)監(jiān)控屏監(jiān)控，加強(qiáng)了系統(tǒng)的控制、監(jiān)視和保護(hù)功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)故障的判斷能力， 提高了泵站樞紐現(xiàn)代化管理水平，為實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守創(chuàng)造了條件。泵站改造雖然不能達(dá)到全方位的泵站管理信息化管理水平，但確實(shí)提高了泵站自動(dòng)化程度。肇源縣一期泵站的微機(jī)監(jiān)控屏具有數(shù)據(jù)采集與處理功能，有電氣模擬量輸入( 電壓，電流，功率) 非電氣模擬量( 水位，流量、溫度等) 輸入; 有斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)開(kāi)關(guān)量輸入; 有有功與無(wú)功的電能量的脈沖量; 有電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率及電能電量脈沖量; 有泵站的總有功與總無(wú)功量的計(jì)算量; 有設(shè)備操作監(jiān)視的開(kāi)、停機(jī)操作流程圖，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話; 微機(jī)監(jiān)控屏具備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、模擬量統(tǒng)計(jì)、開(kāi)關(guān)量動(dòng)作記錄、報(bào)警記錄、電量越限記錄、模擬量越限記錄、事故追憶、事件順序記錄、控制操作記錄、用戶登錄記錄、設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)等自動(dòng)記錄功能，微機(jī)監(jiān)控屏的運(yùn)用減輕以往的人工記錄操作，減輕人員工作量。掌握微機(jī)監(jiān)控屏運(yùn)行操作上位機(jī)的開(kāi)機(jī)流程，即投監(jiān)控屏柜后面的空氣開(kāi)關(guān) QF1; 然后投 UPS 電 源箱空氣開(kāi)關(guān)，再按 UPS 開(kāi)機(jī)鍵開(kāi)機(jī); 依次投 2 － 5QF 空氣開(kāi)關(guān)。打開(kāi)上位機(jī)( 即計(jì)算機(jī)) 后點(diǎn)擊打開(kāi)“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”，再打開(kāi)“組態(tài)運(yùn)行”然后打開(kāi)“組態(tài)運(yùn)行”里面的“用戶”，選擇“登錄”，這樣就完成泵站管理微機(jī)監(jiān)控的準(zhǔn)備工作，此時(shí)就可以使用微機(jī)監(jiān)控屏進(jìn)行開(kāi)、停機(jī)及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到運(yùn)行應(yīng)用之目的。
3) 信息采集實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行應(yīng)用，泵站安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控水情的 CSS － 200K 分體式超聲波液位計(jì)，進(jìn)行泵站前池水位、出水池水位檢測(cè)，通過(guò)微機(jī)監(jiān)控屏的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有利于科學(xué)分析和調(diào)度水泵運(yùn)行，特別是江水位低枯情況下進(jìn)行機(jī)組運(yùn)行的科學(xué)調(diào)度更顯得十分必要; 該設(shè)備具有數(shù)據(jù) RS232C 串行接口，可選配 RS485 或 CAN 總線; 4 － 20mA 模擬量輸出均可與微機(jī)屏配套使用實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。泵站安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控流量的 LD 型夾持式電磁流量計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水泵運(yùn)行流量，該設(shè)備具有數(shù)據(jù) RS232C 串行接口，可選配 RS485 或 CAN 總線; 4 － 20mA 模擬量輸出均可與微機(jī)屏配套使用實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)微機(jī)監(jiān)控計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行分析可作出科學(xué)判斷水泵運(yùn)行工況，對(duì)機(jī)組運(yùn)行特別是水泵故障及早作出判斷，是科學(xué)診斷水泵維修及運(yùn)行的保障，有效降低維修頻率，控制維修次數(shù)可以減少灌區(qū)盲目維護(hù)而增加費(fèi)用，減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度。
4) 無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行應(yīng)用。各泵站全部建設(shè)在沿江地帶均處于10 KV供電末端，輸電線路長(zhǎng)達(dá)十幾公里，供電線路電壓降大，影響泵站運(yùn)行，為緩解和提高泵站的用電質(zhì)量增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，有效地提高泵站運(yùn)行電壓，同時(shí)降低泵站的無(wú)功消耗，起到節(jié)能增效穩(wěn)定運(yùn)行目的。無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的控制系統(tǒng)采用智能控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切、投，依據(jù)泵站運(yùn)行的功率因數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)行自行調(diào)投入系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償電容量，以確保泵站運(yùn)行功率因數(shù)達(dá)到 0. 92 以上。
3 結(jié)論
通過(guò)泵站更新改造后的機(jī)電設(shè)備實(shí)際情況，闡述泵站更新改造建成后電氣設(shè)備的使用說(shuō)明及其運(yùn)行應(yīng)用。在提升泵站管理水平、保障泵站安全運(yùn)行等方面發(fā)揮重要作用，有利于泵站安全運(yùn)行管理的需要。

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