泵站綜合自動化及其優化控制調節分析

孫 衍 王龍飛 袁志波

隨著我國水利工程建設步伐的不斷加快，先進技術逐漸應用到水利工程建設過程中，人們對水利工程的質量也提出更高要求，尤其是對泵站運行情況的關注度逐步提高。然而，采用傳統的人工調節與控制模式已很難滿足時代的發展需求，因此，有必要提高泵站自動化水平，對泵站進行調節與控制，使得泵站更好地為人民所服務。

一、泵站綜合自動化優化調節過程中存在問題

1.泵站自動化控制水平參差不齊

隨著科技的發展與社會的進步，雖然我國泵站自動化水平有所提高，但從整體上看并不具備較高的發展水平，在泵站建設過程中，通常都是圍繞某一施工項目的具體要求進行，缺乏衡量標準，不同泵站所采用的功能性技術指標也存在差異性。

2.對泵站自動化控制缺乏充分認識

自動化泵站的控制與發展雖然給人們的日常生活帶來便利，但從目前泵站工作人員的整體水平看，缺乏對泵站自動化控制系統的充分認識，一味地認為所謂的自動化只是通過鼠標對泵站的開關機控制，而對于泵站具體的資源調度以及經濟運行方面的知識缺乏了解。

3.對泵站實際運行方案缺乏分析

傳統的泵站調度方式大多依據上級部門的行政指令或者是泵站水池及水位進行決策，只有少數泵站對工程的實際運行方案進行有效分析，泵站的決策性水平和自動化水平都存在著一定缺陷，這也使得泵站工程的經濟效益以及社會效益得不到提高。

4.泵站調度系統尚待建立和完善

受相關條件限制，大多數泵站工程未能建立與之相適應的機組泵站調度系統，只能依據相關運行模式進行操作，這在一定程度上限制了泵站的運行以及調度。有些泵站水利工程雖然有足夠機組，具有一定的調節性，但卻沒有相關系統支持，使得泵站難以達到最佳的運行方式。

二、泵站綜合自動化控制系統的主要組成

泵站綜合自動化系統建設的主要目的是對泵站進行有效監測，對泵站數據進行分析處理，使泵站在穩定的情況下運行。

1.現場數據采集

需要進行信息采集的包括：泵站機組中電流、電壓等電氣信息、非電氣信息（機組中壓力與溫度等）、機組實際的運行工況以及對機組進行有效調節與控制的信息內容。

2.上層監控

合理建立上層監控系統能夠掌握泵站各系統整體的運行狀況，一旦出現故障能夠及時發現，第一時間采取解決措施，并控制在合理范圍之內；上層監控能夠將泵站的數據信息向可視化數據信息進行轉化，泵站工作人員可更便捷地查詢與分析泵站數據信息；上層監控能夠查詢泵站工作人員的操作記錄，更好地對工作人員進行監管，以確保泵站各系統在安全穩定的狀態下運行。

3.泵站數據管理與存儲

泵站綜合自動化系統能夠對泵站的各項數據信息進行管理與存儲，在此基礎上建立起相關的操作平臺，通過分析與管理泵站數據，更好地掌握泵站的運行狀態，同時合理接入到其他水利工程系統中，進而達到泵站數據信息的共享。

三、泵站綜合自動化系統優化調節控制策略分析

1.現地控制層設計

在泵站自動化控制系統中，可編程邏輯控制位于現地控制板塊最主要的位置上，可編程邏輯控制系統也被簡稱為PLC。PLC系統在傳感器的作用下對泵站的流量、水位以及液體壓力等進行監督與檢測，在此基礎上進行數據分析后，再通過現地控制板塊對泵站相關數據進行初步處理，最后通過泵站局域網將初步處理結果傳輸到上級部門的服務器。在此過程中，現地控制板塊還能及時接收上級監管部門發出的控制命令，泵站分層遠程自動化系統得以實現。除此之外，在優化泵站綜合自動化系統中，為實現對加壓泵站以及水源泵站的控制，可以通過設置可編程邏輯控制性系統，更好地收集泵站傳感器采集的數據信息，隨時掌握泵站設備的實際運行狀態，如果數值超出警戒線范圍之外，第一時間發出警報，泵站工作人員可以更好地對其進行監督。在對泵站進行監控時，必須要對PLC配置相關的電源，并且準備備用電源，使監控系統發揮應有的作用。圖1為泵站自動化管理系統體系結構圖。

圖1 泵站自動化管理系統體系結構圖

2.監督控制層設計

在泵站綜合自動化控制系統監督與控制過程中，必須要接觸傳統的系統框架，合理區分客戶端與服務器。其中，服務器作為泵站中樞神經系統，為客戶端的查詢與訪問提供必要的數據支持，客戶端依據服務器上的數據進行命令的下達與決策。服務器需要建立相應的數據庫對泵站的相關數據信息進行存儲，建立與外部系統對接接口，實現泵站內所有數據資源的共享。

表1 實際泵組參數表

3.控制調節優化

在人工調度時，泵站系統水位會出現低于或者是超出限定值的情況，只有極少數的情況水位會保持在合理范圍之內。因此，在泵站綜合自動化系統優化調節與控制過程中，必須要對水位的控制給予高度重視，確保其在規定的范圍之內。可以采用離散性的方式對電機機組的開啟數量進行控制，同時也要與泵站電機機組的連續性運行頻率進行有機結合，將傳統的人工控制模式與現代智能控制系統優勢進行互補，引入模糊控制+PID控制變頻器的機制，目的是通過模糊控制機制合理地對電機機組的開啟數量進行控制，在PID的作用下實現泵站變頻度對實際運行頻率的控制。

四、實例分析

某地區泵站內設置2臺小型單級雙吸離心泵泵組，并且在離居民區比較近的區域內設置1個臨時性的水庫，泵站在用水低峰時入庫,高峰時出庫,一旦出現水量較大,水庫比警戒線水位低的情況下,則水泵的出庫與入庫同時進行。實際泵組參數以及運行數據進行分析見表1、表2。

由表1、表2可見，泵站以及泵組與水泵運行的工作區域嚴重偏離，使得消耗能耗過高，工作效率相對較低。在泵站應用自動化控制系統之后，泵站與機組整體工作效率水平得到提高。

五、結語

綜上所述，本文通過實例與理論分析，對泵站綜合自動化系統進行分析，通過泵站綜合自動化系統的應用，不僅能夠對泵站存在的故障性問題進行及時的控制，而且還在一定程度上提高泵站整體的工作效率水平，發揮應有的社會效益，使得泵站在健康、穩定的狀態下運行，更加高效地進行水能輸送