摘要: 針對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)場排水分站和肇源農(nóng)場二級排水分站、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) 場灌溉分站。總裝機(jī)臺數(shù) 61 臺，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 系列開關(guān)柜替換淘汰的 PGL 等設(shè)備，電氣均采用國內(nèi)較為先進(jìn)的元件相配 套; 其中觀測儀表采用了 ACR220E 多功能智能網(wǎng)絡(luò)儀表，以 便于通過儀表 RS485 接口進(jìn)行微機(jī)監(jiān)控，對設(shè)備運(yùn)行的三相 電壓、三相電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度進(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啟動(dòng)器，啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)“手 動(dòng)/自動(dòng)( 鍵盤操作) ”操作，各分泵站新增無功自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)施。增設(shè)超聲波水位計(jì)對抽水站前池水位、出水池水位進(jìn)行 實(shí)時(shí)水情監(jiān)測; 增設(shè)分體式電磁( 超聲波) 流量計(jì)對水泵進(jìn)行流量及 運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
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、開關(guān)柜的運(yùn)行管理等。但對于 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)過程中，電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加，無沖擊電流。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瞬間停電完成的。對于泵站來說如果瞬間停機(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”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)過一定時(shí)間過渡到全關(guān)閉的過程。泵站電機(jī)停車的時(shí)間根據(jù)實(shí)際出水管道長度及實(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，具有過載保護(hù)功能、缺相保護(hù)功能、過熱保護(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管理模式水平，灌區(qū)管理人員水利現(xiàn)代化意識和技術(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發(fā)利用了，管理維護(hù)也將出現(xiàn)難題，無法充分發(fā)揮已建成的自動(dòng)化結(jié)合信息化的開發(fā)利用作用。高新技術(shù)產(chǎn)品目前不僅沒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、落后等問題，人們就會(huì)對自動(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、隔離開關(guān)的位置信號開關(guān)量輸入; 有有功與無功的電能量的脈沖量; 有電壓、電流、有功功率、無功功率、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功量的計(jì)算量; 有設(shè)備操作監(jiān)視的開、停機(jī)操作流程圖，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話; 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)的開機(jī)流程，即投監(jiān)控屏柜后面的空氣開關(guān) QF1; 然后投 UPS 電 源箱空氣開關(guān)，再按 UPS 開機(jī)鍵開機(jī); 依次投 2 － 5QF 空氣開關(guān)。打開上位機(jī)( 即計(jì)算機(jī)) 后點(diǎn)擊打開“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”，再打開“組態(tài)運(yùn)行”然后打開“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、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，通過微機(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 型消防水流量計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測水泵運(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)降低泵站的無功消耗，起到節(jié)能增效穩(wěn)定運(yùn)行目的。無功補(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。