進水泵房自控系統(tǒng)說明

魏君

摘 要：凈水廠進水泵房的作用是為水廠一二期和三期以及水廠綠化提供水源，本文從進水泵房的控制模式、流量調節(jié)、壓力調節(jié)、水泵的停機保護、水泵的自動啟泵控制及自動停泵控制等方面進行了介紹，綜述了進水泵房在各個方面的控制特點。

關鍵詞：泵房；控制；流量調節(jié)；壓力調節(jié)

中圖分類號：TD442 文獻標識碼：A

該泵站PLC控制系統(tǒng)主要控制三期三臺取水泵（1#、2#、3#），一、二期三臺取水泵（4#、5#、6#）及兩臺綠化泵（7#、8#）。輔助設備包括抽真空系統(tǒng)及軸流風機。

所有設備的控制方式主要分為就地控制及遠程PLC控制，控制方式的切換在設備的電氣柜上通過撥動模式選擇開關實現(xiàn)。

六臺取水泵及兩臺綠化泵當電氣柜上的模式選擇開關在“就地箱手動”、“低壓柜聯(lián)動”及“低壓柜手動”方式下時，對于PLC控制系統(tǒng)來說均為“就地”即PLC控制系統(tǒng)無法控制泵的啟停，無法控制變頻泵的頻率，所有上述操作由操作人員在現(xiàn)場完成。當模式選擇開關在“PLC”方式下時，PLC控制系統(tǒng)才可對泵進行操作。

真空系統(tǒng)電氣柜在泵房內，有“自動/手動”及“就地/遠程”兩個選擇開關，當“就地/遠程”選擇開關在“就地”位置，則PLC控制系統(tǒng)無法對真空系統(tǒng)進行操作，抽真空過程由操作人員在現(xiàn)場完成。當選擇開關在“遠程”位置，PLC控制系統(tǒng)自動完成抽真空過程。

軸流風機電氣柜上有“開關柜/PLC”選擇開關，在“開關柜”位置時，軸流風機的啟停由操作人員現(xiàn)場完成。當在“PLC”位置時，軸流風機的啟停由PLC控制系統(tǒng)自動完成。

1 觸摸屏系統(tǒng)簡介

現(xiàn)場觸摸屏系統(tǒng)是指現(xiàn)場PLC控制柜上安裝的觸摸屏通過圖形、表格等多種形式將生產現(xiàn)場的生產數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)等信息進行實時反映，以表明當前生產情況，并可通過在觸摸屏上的操作，改變當前生產運行狀態(tài)的現(xiàn)場操作系統(tǒng)。

泰達開發(fā)區(qū)凈水廠取水泵房觸摸屏使用法國施耐德公司XBT GT7340 15”多功能觸摸屏。LCD顯示屏為彩色TFT，顏色為65536色，清晰度為1024×768像素，供電電壓DC24V。

2 設備控制方式說明

2.1 取水泵遠程時的控制模式

1#、2#、3#取水泵為三期取水泵，其中1#取水泵為軟啟泵，2#、3#取水泵為變頻泵。4#、5#、6#取水泵為一、二期取水泵，其中4#取水泵為軟啟泵，5#、6#取水泵為變頻泵。取水泵自動控制主要控制進水流量。

取水泵的控制分為“點控”與“聯(lián)控”，“點控”狀態(tài)下，由操作人員在觸摸屏上控制取水泵的啟動與停止。在“聯(lián)控”狀態(tài)下，由PLC系統(tǒng)根據(jù)程序判斷條件，自動對取水泵進行啟停操作。當取水泵由就地狀態(tài)轉換為遠程狀態(tài)時，初始為“點控”狀態(tài)。

變頻取水泵頻率調節(jié)分為“頻率強制”及“頻率自動”，在“頻率強制”狀態(tài)下，操作人員可在觸摸屏上設定取水泵的運行頻率。在“頻率自動”狀態(tài)下，取水泵根據(jù)設定流量，自動調節(jié)取水泵頻率。在“聯(lián)動”狀態(tài)時，頻率調節(jié)模式為“頻率自動”無法修改。

2.2 三期取水泵流量調節(jié)過程

三期取水泵頻率自動方式為調節(jié)流量，即根據(jù)脈沖澄清池進水流量進行頻率自動調節(jié)。脈沖澄清池分單線運行和雙線運行兩種情況。

單線運行時，首先PID方式快速調整流量至1500m3/h，實際流量超過1500m3/h以后再按照在觸摸屏“參數(shù)設置”界面中設定的“三期每半小時單線步進量”中設定的流量進行步進調節(jié)，最終調節(jié)至設定流量。程序設計步進時間為5分鐘，因此5分鐘內流量上升量不能超過“三期每半小時單線步進量”除以6。當設定流量低于實際流量時，快速降低頻率，使實際流量快速符合設定流量。

舉例說明，設定流量為2400m3/h，當前“三期每半小時單線步進量”設定值為300。首先PID方式調整頻率，讓實際流量快速達到1500m3/h，然后按每5分鐘50m3（300除以6）的流量向上調節(jié)900m3，預計1小時30分鐘后調節(jié)至2400m3/h。若修改設定流量至2700m3/h，則繼續(xù)按每5分鐘50m3的流量向上調節(jié)300m3，預計30分鐘后調節(jié)至2700m3/h。若將設定流量修改至2100m3/h，則按PID方式快速將流量快速調整至2100m3/h。

雙線運行調節(jié)方式同單線運行相似，不同的是首先PID方式快速調整流量至3000m3/h，實際流量超過3000m3/h以后再按照在觸摸屏“參數(shù)設置”界面中設定的“三期每半小時單線步進量”中設定的流量×2進行步進調節(jié)，即若“三期每半小時單線步進量”設定為300，單線運行時每5分鐘步進量為50m3，雙線運行時每5分鐘步進量為100m3。

頻率調節(jié)方式采用等頻調節(jié)，即若2#、3#取水泵都在“頻率自動”方式下運行，則2#、3#取水泵頻率保持一致。若2#、3#取水泵有一臺在“頻率強制”方式下運行，另一臺在“頻率自動”方式下運行。當由“頻率強制”切換至“頻率自動”時，變頻頻率按強制頻率與自動頻率的平均值設定。舉例說明：2#泵在“頻率自動”方式下運行，運行頻率為40Hz，3#泵在“頻率強制”方式下運行，運行頻率設定為44Hz，當3#泵切換至“頻率自動”方式下時，2#、3#泵設定頻率為（40+44）/2=42Hz進行調節(jié)。

2.3 一、二期取水泵流量調節(jié)過程

一、二期取水泵頻率自動方式為調節(jié)流量，即根據(jù)一、二期進水流量進行頻率自動調節(jié)。

由于一、二期流量計與取水泵房相隔較遠，因此當取水泵頻率改變后需要4～5分鐘流量計才能監(jiān)控到變換。在這種情況下，一、二期取水泵的流量調節(jié)采用步進調節(jié)方式，即每5分鐘，根據(jù)實際流量與設定流量的差值范圍，自動加、減取水泵頻率一次。差值越大加、減頻率越大。最終將流量調節(jié)至設定流量。

2.4 綠化泵壓力調節(jié)過程

7#、8#泵為綠化泵，其中7#綠化泵為軟啟泵，8#綠化泵為變頻泵。綠化泵自動控制主要控制供水壓力。

綠化泵控制模式與取水泵相似。

綠化泵壓力調節(jié)采用PID調節(jié)方式，保證壓力能很快的達到設定壓力。

2.5 設備的停機保護

為保證取水泵及綠化泵安全可靠運行，程序設計當出現(xiàn)一些極特殊情況時需停機保護。

（1）超溫停機保護

取水泵有七個測溫參數(shù)，包括三相繞組溫度、兩個電機軸溫和兩個水泵軸溫。綠化泵有五個測溫參數(shù)，包括三相繞組溫度，兩個電機軸溫。

在觸摸屏上可設置超溫報警數(shù)值，當檢測溫度超過報警溫度后，將報警，當檢測溫度繼續(xù)上升超過停機溫度后將停泵。

水泵三相繞組溫度都超過145℃時，將停機。

水泵兩個電機軸溫都超過75℃時，將停機。

（2）超壓停機保護

在觸摸屏上可設置各泵的超壓停機值，當檢測到泵后壓力低于設定值后，延時60S停機。

（3）低流量停機保護

在觸摸屏上可設置綠化泵的低流量停機值，當檢測到泵后流量低于設定值后，延時30s停機。

（4）吸水井低液位停機保護

在觸摸屏上可設置吸水井低液位停機值，當檢測到兩個吸水井液位信號都低于設定值，延時30s停機。

2.6 取水泵自動啟泵條件

當取水泵設定為“聯(lián)控”時，將根據(jù)運行工況自動啟停取水泵。取水泵啟泵條件有三。

（1）單取水泵流量上限啟泵

三期單臺“頻率自動”運行的取水泵流量達到3600m3/h，一、二期單臺“頻率自動”運行的取水泵流量達到4300m3/h。

（2）頻率達到上限啟泵

“頻率自動”運行的取水泵頻率達到上限49Hz。

（3）電機達到額定電流

“頻率自動”運行的取水泵電機達到額定電流。

上述任一條件滿足時，頻率不再上升，并延時120s后，進入自動啟泵程序。

2.7 取水泵自動停泵條件

當取水泵設定為“聯(lián)控”時，將根據(jù)運行工況自動啟停取水泵。取水泵啟泵條件有二。

（1）設定流量低于兩臺取水泵運行流量下限停泵。

三期設定流量低于3200；一、二期設定流量低于3900。

（2）頻率達到上限啟泵

三期“頻率自動”運行的取水泵頻率達到下限35Hz；一、二期“頻率自動”運行的取水泵頻率達到下限30Hz。

上述任一條件滿足，若當前有兩臺泵在運行時，頻率不再下降，并延時180s后，進入自動停泵程序。

結語

目前，進水泵房的自動控制技術已經相對成熟，但絕大部分還是需要人工進行參與，要讓進水泵房真正的實現(xiàn)無人化值守，還需要加強以下幾個方面的研究：

（1）變頻電機的諧波治理。

（2）聯(lián)控系統(tǒng)的進一步完善。

（3）水泵的配置避免配水死區(qū)的出現(xiàn)。

參考文獻

[1]張新華.礦井水泵房PLC控制系統(tǒng)可靠性研究與應用[J].中國煤炭工業(yè)，2013 （01）：52-53.