大型泵站更新改造工程中對自動化監控系統的實際應用

顧應奎馬華明/.寧夏固海揚水管理處大柳木泵站 .寧夏水利電力工程學校

大型泵站更新改造工程中對自動化監控系統的實際應用

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隨著信息技術和科技水平的提高，大型泵站自動化監控系統的應用越來越多，各個大型泵站開始自動化監控系統更新改造，在自動化更新改造過程中取得較多經驗，但是也有很多不足，需要對大型泵站繼續進行自動化改造，，完善其監控體系，提高大型泵站現代化改造，促進泵站工作效率和工作質量的提高。本文主要通過一項工程案例，分析大型泵站自動化監控系統改造。

大型泵站；更新改造工程；自動化監控系統

泵站屬于水利工程項目，是水利、環保重要組成部分。我國大型水泵大多建設在上世紀七八十年代，由于當時經濟、技術條件比較差，自動化系統的應用比較少。而且經過多年的運用經久失修，出現較多問題，影響水泵站正常運行。必須對現有的大型泵站進行更新改造。提高原有泵站的自動化監控系統的應用效率，保證泵站正常、穩定運行。

一、 改造工程概括

某大型泵站位于河南省鄭州市登封境內，泵站由一站、二站組成，總排澇流量：150m3/s,總裝機∶13500 kW。此泵站建于上世紀80年代，經過30多年的運行，1994年底進行自動化系統改造，提高系統設備運行效率，保障泵站的安全性和可靠性，該系統在當時比較先進，但是隨著科技的進一步發展，原有的監測系統技術已經遠遠不能滿足現代社會需求。泵站電子設備老化，系統出現預警、信號不正常情況，維修困難；系統無通信功能，整個自動化檢測系統已經不能保證泵站的安全、穩定運行。必須對系統進行自動化監控系統改造，提高泵站自動化水平，促進泵站安全、穩定運行。

二、泵站自動化監控系統改造方案分析

泵站進行自動化監控系統改造時，首先在一站組設置監控主機、樞紐控制中心，并在控制總線配置視頻主機，對泵站一二站的視頻畫面記性實時控制和監視，網絡數據的傳輸采用光纖方式實施連接。泵站一二站均采用組網的方式實施工作運行，系統共有2臺監控主機、16臺PLC控制單元（一站10臺，二站6臺）組成。泵站自動化控制的實施通過設定的程序邏輯控制輸出模塊的執行命令來完成。

系統在視頻監控過程中配置方式采用的是全數字模式，泵站的監視工作由視頻采集設備完成，比如彩色一體化設備和彩色固定攝像機等，其中彩色固定攝像機的主要功能是對原有的泵站機房點基層、高壓室及水泵層實施實時監控，同時利用16路數字錄像機將系統運行情況進行實時錄像；利用視頻主機將視頻 信號轉換成數字信號傳輸到視頻圖像工作站。另外，可以利用以太網加收遠方視頻圖像站的控制攝像機信號，并將此信號轉換成總線規約信號，從而實現對攝像機和其他設備的控制和應用，泵站計算機控制系統的畫面由投影儀和監視器實現。

三、自動化監控系統運行控制措施

計算機控制系統的實施一般分為3級：第一集為中心控制級，第二級為站區主控級，第三級為現地控制級，系統通過這3個級別的控制完成整個泵站的監控任務，從而及時發現、完成自動化程序，提高泵站運行效率。

（一）中心控制級

中心控制級主要是對整個機組的運行進而視屏畫面進行實時控制和監視，在此過程中操作人員必須對泵站給定的水位和限制條件進行分析，以便能夠準確的完成對水泵的開機和停機控制。

（二）站區主控級

泵站運行中監視控制系統的實現是由泵站設備完成的，這個過程主要由兩種方式完成，第一種方式是自動控制，首先樞紐主控機計算機依據泵站水位要求，完成對水泵的開機、停機的控制；第二種控制方式是由操作人員控制臺實施控制，系統操作臺有操作人員專門控制設備，在控制臺上操作人員能夠通過鍵盤、鼠標等實施控制操作，實現對整個過程的自動執行和分步執行的方式，每一個步驟完成后均有操作人員實施確認處理后才能進行下一步工作程序的操作。

（三）現地控制級

現地控制級由PLC控制和手動控制完成，首先手動控制是對主廠房內的設備進行的控制，在任何一種工作狀態下，完成對人為完成對水泵機組的開停控制；PLC控制是在手動控制的基礎上在單元控制器位置實施控制，這時主控制級命令被關閉，，但是并不影響單元控制器上的信號接送。

四、自動化監控系統功能分析

（一）監控層功能

1.監控和事件報警功能。

系統的運行監控范圍包含變電所、公用設備。閘門等設備運行狀態和運行參數的監視，并完成系統實時數據的更新。系統運行過程中相應ICU確認后上送的開關量、模擬量及監控系統進行自動故障診斷處理，并根據系統預置要去進行事件、語音、及簡報登錄，自動實時事故畫面和處理提示，并打印事故追蹤記錄，完成事件報警功能的實施，

2.報表統計。

泵站由自動化系統實現對機組的管理，其中需要在系統中設置機組運行記錄表，此表格統計內容包含溫度量、電動機電量、機組開停機等等內容。系統管理人員只要輸入相應的日期就能夠準確的查詢該階段機組運行情況。

3.系統的自診斷及冗余管理。

系統運行過程中如果計算機與各個單元發生故障情況，利用自動化系統的自診斷程序能夠正確的判斷故障位置和故障原因，并發出警示，以便工作人員及時更新。另外，主服務器發生故障時自診斷程序能夠將控制權自動切換到備用服務器，以便快速處理故障。

（二）軟件系統分析

此大型泵站自動化操作系統軟件系統采用MicroSoft中文NT操作系統，此系統功能強大、能夠實時完成多項任務。首先系統的監控軟件采用Vijeo組態軟件進行設計，監控軟件通過以太網數據信號完成對設備的監控。系統中包含多種人機界面，能夠為運行人員提供方便的接口，簡化操作程序，提高操作安全性。利用集成監控圖軟件實現圖像處理和數據采集，同時完成對數據管理庫、監控系統、安全管理及系統診斷功能的處理。

（三）現地監控層LCU功能

根據系統的功能和作用將其并入PLC控制單元中，各個主機的開關信號、控制信號等均并接到對應的主機控制單元上。主機的測溫系統利用巡查儀和控制單元的連接完成；機組的震動檢測系統功能的實現主要是通過機組監測儀上的通訊接口完成。溫度信號、供排水開關信號等低壓系統功能實現主要是通過PLC控制單元來實現。

五、結語

此泵站經過改造再次投入運行后，發現系統穩定性、安全性、測量精度等完全達到設計技術要求，真正實現泵站無人值班運行模式的發展，充分發揮泵站經濟效益和社會效益。總之本泵站自動化監控系統的改造工作通過再次改造，大大提高泵站運行效率，促進泵站管理現代化水平的提高，同時為泵站安全、穩定運行提供了保障。所以，在科技水平高速發展的環境下，必須實現對我國各個泵站的自動化監控系統的改造工作，實現泵站工作效率的提高。

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