全地下式雨水泵站電氣設計

黃文文

摘 要：隨著城市的發展，人們對城市景觀要求越來越高，建設于城市內的泵站要求采用地下式，不但整個泵房設置地下，配電設施也要求完全設置于地下，對電氣設計提出了一些新的要求和難點。本文以某雨水泵站的為例探討全地下式泵站的電氣及自動控制系統設計。

關鍵詞：全地下式泵站 電氣設計 控制系統

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

引言

本工程泵站位于哈爾濱松北大道與江灣路路口西北側，負責即將建成的江灣路下穿通道的汛期排水，江灣路為哈爾濱市政府要道，泵站周邊景觀要求較高，要求整個泵站不能存在突出的構筑物，地面上僅有吊裝孔及閘門啟閉機操作設備。

1、 主要負荷

本泵站主要負荷為三臺55kW潛水離心泵，其他較小負荷有1臺1.1kW排積水用潛水離心泵，3.7kW粉碎性格柵，兩臺手電兩用啟閉機，分別為0.75kW及0.37kW，所有設備均為380/220V。

2、 電源設置

該泵站服務于重要道路下穿通道，為了保障安全，按二級負荷設置電源。由電力部門提供兩路380/220V進線，一用一備，電力電纜埋地引入泵房。380V側采用雙電源單母線不分段的結線方式，兩路電源互為備用，兩路電源進線開關采用二鎖一鑰匙機械聯鎖。

3、 配電室布置

傳統的雨水泵站配電裝置一般設置于泵房地面建筑內，本工程泵站處于較繁華地帶，周圍景觀要求較高，對泵站用地限制較大，因此配電室必須與泵站布置緊密結合，基于這些要求，充分利用泵房的內部空間，于主泵房內部正上方，設置一處配電室，這樣既縮短水泵電纜長度，方便出線電纜敷設，又合理利用空間。配電室內設置4臺低壓配電柜，其中1臺為計量柜；考慮水泵的功率因數，設置1臺進線補償柜，補償后功率因數不小于0.9；設置2臺出線柜，其中一臺為3臺主泵控制柜，另一臺負責其他較小電源。考慮泵房的緊湊設置，節約用地，配電室兼做控制室，設置1臺PLC控制柜。控制柜與配電柜并排設置。配電室為地下陰暗處，為方便工作人員進出及檢修，沿墻壁設置照明及插座設備，配置一臺照明配電箱。

圖1 泵站平面布置

4、 設備及人員進出

配電柜高度為2200毫米，長寬為800X800，考慮配電室內設備的進出，于配電室頂板距離配電柜正上方3米處設置一處設置吊裝孔，同時作為人員進出口。這樣保證了吊裝孔一旦發生漏水不至于產生電氣故障。

5、 配電室防水

基于配電室完全處于地下，為了防止滲水，泵房頂板高于地面0.5米，同時對結構防水要求較高，結構對頂板及側墻均采取了附加防水層的措施。電纜進出墻壁需做好防水處理，設置防水堵塞。考慮萬一發生滲水，配電室底板設置一定的泄水孔。地下配電室處于潮濕環境，對電氣設備的防水要求較高。配電柜的相對于普通配電柜應采用更加高的防水標準，要求配電配電柜防護等級不低于IP36。照明及插座等設備防水等級不低于IP46。

6、 泵站控制系統

（1）雨水泵站的工藝流程

雨水由進水口流入集水井，進水量由進水閘門控制。進水閘門根據集水池水位及出水井的液位自動調整閘門開閉，保持液位正常。雨水經進水閘進入安裝有格柵除污機的集水池，格柵在前后液位差或者時間間隔達到設定值后自動粉碎集水池的雜物。雨水經格柵機流入泵坑，安裝在泵坑的水泵根據液位控制自動運行。經水泵提升后的雨水流入出水井方向。當進水量過大或是出水不暢時，出水口的液位達到倒灌液位，雨水從出水口流回泵坑。與此同時，進水閘將關閉，控制進水量。在整個工藝過程中有進出水閘門，格柵機，水泵及配電設備。

（2）儀表設置

根據工藝要求，泵站主要根據液位進行控制，泵房格柵前設置一套一體化超聲波液位計，泵房集水井各設置一套一體化超聲波液位計及一套浮子開關。

（3）控制系統

泵站控制系統采用PLC控制，PLC的數字輸入模塊采集水泵的運行/停止，格柵的運行/停止，閘門開閉，浮子開關的啟停泵液位等信號。數字輸出模塊主要為水泵的運行/停止，格柵的開閉，閘門的開閉等信號。模擬量主要采集超聲波液位計的液位信號，水泵的電流，進線柜的電流及電壓等。

（4）泵站監測內容

泵站的進水水位

泵組的狀態、工況，單泵電機電量參數

格柵除污一體機、電動閘門的狀態、工況

電氣主要回路的狀態、保護動作、電量

（5）泵站控制對象

泵組的啟動與停止

格柵機的啟動與停止

電動閘門的開啟與關閉

（6）泵站運行控制方式

泵站就地控制具有手動、自動二種模式，模式的切換在泵站控制室就地控制系統的控制操作界面上進行。手動模式下，泵站就地控制系統的操作面板獲得控制權，操作人員可手操鍵盤控制泵組和其它機械設備。自動模式下，泵站就地控制系統根據液位、污水流量、泵組狀態自動啟動和調整適當數量的泵組，根據格柵前后液位差（由PLC計算）自動啟動格柵除機及關聯設備，并隨時檢測和處理各泵組及機械電氣設備的運行狀況，在故障或事故發生時給出報警。

泵站內各工藝設備設手動與自動兩種工作模式。模式的轉換在現場控制箱（柜）上進行，手動模式下，泵站就地控制系統對該設備的自動控制被切斷，檢修、操作人員可以操作現場控制箱（柜）上的按鈕，控制設備的運行；自動模式下，設備由泵站就地控制系統直接控制。

7 結束語

全地下式雨水泵站結構緊湊，占地面積小，上部大部分面積可用于景觀綠化等，給城市的面貌帶來新的特點。但是由于其全地下式的結構，給電氣設計帶來新的要求，對控制系統的可靠性提出了更高的要求，實現無人值守的自動運行模式，降低泵站的維護運行成本。

參考文獻

[1] 胡龍，地下式雨水泵站設計中應注意的問題，給水排水，2010.3

[2] 吳光輝，雨水泵站電氣自動化設計探討，機電信息，2012.9