水泵自動控制技術綜述

柳旭

摘 要：水泵作為一種通用機械的廣泛地用于電力、采礦、石油化工、市政工程及農林排灌等諸多領域，影響著整個工農業供排水的經濟性、安全性和穩定性，水泵控制技術經歷了手動-半自動-自動-高集成自動的發展過程，隨著傳感測量、控制器和控制算法的發展，為滿足工農市政行業對水泵運行安全穩定性的更高要求，水泵的自動控制技術逐步向高精度、高速度、自動化和智能化發展。

關鍵詞：水泵； 自動控制； 自動化； 泵站； 監控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.219

水泵是一種通用機械，廣泛地用于國民經濟各部門，如電力、采礦、石油化工、市政工程及農林排灌等。隨著計算機技術的發展，水泵的工作控制從傳統的人工控制逐步發展為自動控制，大大的提高了工作效率、改善了水泵及其系統運行的安全穩定性。

水泵的自動控制技術應用最廣的幾個方面包括市政供水、工業排水、農業灌排等，其發展進程基本上是沿著手動-半自動-自動-高集成自動的模式進行的。雖然其控制系統的組成千變萬化、系統的復雜長度也各不相同，但其實質是根據水泵工作場合的工作要求，根據控制系統理論，通過控制參數的監測、一定的邏輯運算得到水泵的控制信號，進而控制水泵的運行。對于大的供水或排水系統，為了可以實現提高系統安全性，采用高度自動化的診斷系統已是所屬領域的發展方向。

1 水泵自動控制系統基本理論

控制系統是由控制器和被控對象組成，控制器根據輸入量，經過一定的運算輸出控制信號給被控對象。在水泵的自動控制中，單片機、PLC或是大型的控制柜、計算機作為控制器進行運算，水泵作為被控對象，通常通過各類溫度、壓力、流量傳感器檢測值作為輸入量，經過控制器的計算，通過變頻器、繼電器或是開關實現電機轉速或啟閉得控制，從而達到控制水泵運行的目的。

2 水泵自動控制技術的發展進程

我國在20世紀70年代，泵站運行基本依靠人工控制，發生故障也需要依靠管理人員的經驗和現場的操作。市政供水其中灌排泵站用于農業領域的灌溉和排水，泵站規模較小，主要針對個別農戶或村莊，因此其自動控制系統發展相較于市政供水和工業排水而言更為緩慢，自動化的集成化水平也更低。而歐美各國在水泵自動控制領域起步較早，在 20 世紀 60年代起，便開始通過對水廠的壓力、流量等實際參數的監控，隨著各種現場總線的監控系統體系結構日趨成熟，美國在通過控制系統由水資源部統一管理運行。

到了80年代，隨著無線通訊技術的發展，我國的供水系統開始通過組網方式自動控制，并可通過軟件的升級實現整個系統的升級換代，提高的控制系統的適應性，位于監控系統核心的上位機采集各檢測數據信息通過報表、實時曲線的形式顯示，一些水廠也實現了水源、處理、輸送全過程的連續監測，對每一個環境自動的進行調節、控制、顯示和報警。到了90 年代后，泵站綜合自動化系統向全分散式系統方向發展，灌溉泵站可以通過對諸如土壤狀態、溫度信息等參數的檢測實時獲取灌溉需求，并根據需要泵站中水泵的啟閉和轉速，排水泵站可以通過對水位的檢測控制其運行狀態，同時泵站還設置完善的故障檢測和處理系統，提高了農業灌排泵站的智能化和自動化。

于此同時，國內的公司開始對國外引進的監測系統和軟件平臺進行改進，初步形成較為完善的SCADA系統。現在國內比較流行的水廠計算機控制系統主要是PLC和DCS兩類，建立供水管網數據采集中心，實現了一定程度的管控一體化。目前在用的煤礦安全監控系統，基本上是我國自主開發的產品，在國內煤礦所使用的自動控制系統通常采用單片機和PLC兩種控制體系，采用單片機技術的控制裝置，適應不變的控制流程，而采用PLC控制，現場可根據現場情況及控制對象進行編程，邏輯控制能力強，可滿足不同的控制對象，組網方便，選擇不同的通訊模塊可組成各種網絡結構。

3 水泵自動控制技術的發展趨勢

水泵自動控制技術的發展依賴于傳感測量、控制器、通信領域、控制算法的發展。隨著傳感器精度的不斷提高，控制器結構更加精密、體積不斷減小，控制算法不斷完善，水泵的自動控制技術勢必具有更高速、溫度、自動化、智能化。同時水泵自動控制技術的發展也更多依賴用戶的需要，在市政供水中，隨著市場供水壓力大增大，給管網內合理的調度和安全監控提出的更高的要求，在工業排水尤其是煤礦排水中，隨著煤礦企業的規模增大，其排水系統的安全性的需要不斷提高，這就要求監控系統將會朝更高精度、高速度和更優算法方向發展，在農業灌溉排水中，隨著人力成本的上漲，灌排泵站對系統的自動化和智能化要求更高，這就需要提高各類傳感器的檢測精度，并不斷的根據需要優化控制過程，降低人工成本，實現高度的自動化。

水泵的應用涉及到工業、農業、市政等方方面面，水泵控制的自動化水平影響著整個工農業供排水的經濟性、安全性和穩定性。而針對具體的應用場合，根據供排水的實際需要，其控制系統的智能化成為該領域發展的熱點和趨勢。隨著計算機領域、通信領域、傳感測量領域的不斷發展，水泵的自動化控制也將不斷邁上新的臺階。

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