一用一備潛污泵控制系統(tǒng)設計

楊華鷹

摘要：為了更有效、更穩(wěn)定、更方便的將污水排出，一用一備潛污泵控制系統(tǒng)必不可少。在實際工程的應用中考慮到它的實用性及經(jīng)濟性。利用繼電器、接觸器等器件控制并實現(xiàn)兩個回路相互備用，與一般PLC相比更加可靠及經(jīng)濟，而且后期維護比較方便。

關鍵詞：一用一備;潛污泵;控制系統(tǒng)

一、引言

目前寶武炭材料科技有限公司（下稱“寶武炭材”）KK加氫槽區(qū)的粗苯原料廢水排至現(xiàn)有槽區(qū)廢水坑，排入的廢水中含有大量苯類物質(zhì)。該廢水坑目前僅有部分區(qū)域有混凝土蓋板封閉，廢水中的苯類有機物揮發(fā)后經(jīng)廢水坑的未封閉區(qū)域逸散至大氣中，污染大氣環(huán)境引起異味，也對現(xiàn)場作業(yè)人員的身體健康造成了危害。上海市《大氣污染物綜合排放標準》DB31/933–2015中，條文4.3.10規(guī)定：用于集輸、儲存和處理含揮發(fā)性有機物、惡臭物質(zhì)的廢水設施應密閉，產(chǎn)生的廢氣應接入有機廢氣回收或處理裝置，其非甲烷總烴排放濃度不高于70mg/m3或者凈化效率不低于90%。因此對KK加氫槽區(qū)廢水坑進行封閉改造是十分必要的并需要一套可靠的潛水泵排污系統(tǒng)。

二、控制系統(tǒng)的框架結(jié)構及功能說明

控制回路可分為手動就地控制和自動控制。自動控制通過浮球液位開關來實現(xiàn);低液位停泵、高液位起泵、超高液位雙泵起動并發(fā)出報警、故障報警、遠程監(jiān)控。

本系統(tǒng)由主回路及控制回路構成;主回路分別由塑殼斷路器、接觸器、熱繼電器，組成。控制回路分別由熔斷器、中間繼電器、閉鎖繼電器、指示燈及蜂鳴器組成。

三、潛污泵控制回路的工作原理設計

（一）就地手動控制原理

就地手動控制是潛污泵控制的一種控制方式，其控制方式如下：當三位置選擇開關SA1扳到手動位置時，選擇開關SA1觸點接通;當按下1#泵起動按鈕SB1時，1#泵接觸器KM1吸合，接觸器KM1觸點吸合使中間繼電器KA6線圈吸合，中間繼電器KA6吸合使此回路自鎖。1#泵運行并運行燈HR1亮起;按下1#泵停止按鈕SB3時，1#泵接觸器KM1線圈斷電，接觸器KM1斷開，中間繼電器KA6線圈失電，中間繼電器KA6斷開使此回路自鎖解除。1#泵停止，運行指示燈HR1熄滅;當按下2#泵起動按鈕SB2時，2#泵接觸器KM2吸合，接觸器KM2觸點吸合使中間繼電器KA7線圈吸合，中間繼電器KA7吸合使此回路自鎖。2#泵運行、運行指示燈HR2點亮;當按下2#泵停止按鈕SB4時，2#泵接觸器KM2線圈斷電，接觸器KM）斷開，中間繼電器KA7線圈失電，中間繼電器KA7斷開使此回路自鎖解除。2#泵停止，運行指示燈HR2熄滅。

（二）自動控制原理

三位置選擇開關SA1扳到自動位置時，選擇開關SA1觸點接通;中間繼電器線圈KA9和KA10吸合，中間繼電器KA9和KA10的輔助觸點合上。當上升水位觸及高水水位的位置時，高水位線纜浮球所在的開關SL2就被接通，使中間繼電器KA3線圈得電，中間繼電器KA3觸點接通并自鎖。此時中間繼電器KA3觸點閉合，電流通過閉鎖繼電器KA11觸點、接觸器輔助觸點KM2、中間繼電器KA9觸點，泵無故障中間繼電器KA4閉合，使得接觸器KM1線圈吸合，接觸器KM1主觸點合上，1#泵運行，1#泵運行指示點亮。此時接觸器KM1觸點閉合，中間繼電器KA6線圈吸合，中間繼電器KA6觸點閉合，接觸器KM2閉合，閉鎖繼電器KA11線圈吸合，1#泵回路中的閉鎖繼電器KA11觸點斷開，2#泵回路中的閉鎖繼電器KA11觸點閉合。1#泵開始工作將水排出，直到水位降低到設定低水位狀態(tài)時，低水位線纜浮球開關SL1則會斷開，中間繼電器KA3線圈失電，中間繼電器KA3觸點斷開，使得接觸器KM1線圈失電;KM1主觸點斷開，1#水泵運行停止。當下一次集水坑水位上升到高水位時，由于閉鎖繼電器KA11已斷開、KA11觸點已閉合，電流通過閉鎖繼電器KA11觸點、接觸器輔助點KM1、中間繼電器KA9，使得接觸器KM2線圈吸合，接觸器KM2主觸點合上，2#泵運行，2#泵運行指示點亮。此時接觸器KM2觸點閉合，中間繼電器KA7線圈吸合，中間繼電器KA7觸點閉合，接觸器KM1閉合，閉鎖繼電器KA11線圈吸合，2#泵回路中的閉鎖繼電器KA11觸點斷開，1#泵回路中的閉鎖繼電器KA11觸點閉合。2#泵開始工作將水排出，直到水位降到設定低水位狀態(tài)時，低水位線纜浮球開關SL1則會斷開，2#水泵停止運行。當下一次集水坑水位上升到高水位時，由于閉鎖繼電器KA11已閉合、KA11觸點已斷開，電流通過閉鎖繼電器KA11觸點、接觸器輔助點KM2、中間繼電器KA9，使得接觸器KM1線圈吸合，接觸器KM1主觸點合上，1#泵運行，1#泵運行指示點亮。同理，水泵就處于一用一備交替使用的狀態(tài)。當水位上升到設定的超高水位狀態(tài)時，超高水位線纜浮球開關SL3接通，使中間繼電器KA1線圈得電并自鎖，電流通過中間繼電器KA10、中間繼電器KA3、中間繼電器KA1、繼電器KA9、線圈KM1吸合，接觸器KM1主觸點合上，1#泵運行，指示燈HR1點亮;同時電流也通過中間繼電器KA10、中間繼電器KA3、中間繼電器KA1、繼電器KA9、線圈KM2吸合，接觸器KM2主觸點合上，2#泵運行，指示燈HR2點亮。1#泵、2#泵同時起動將水排出，直到水位降低到設定低水位狀態(tài)時，低水位線纜浮球開關SL1則會斷開，1#泵、2#泵停止運行。

（三）自動控制狀態(tài)下，備用自投及故障報警

在設備處于自動運行狀態(tài)時，其中任何一臺泵出現(xiàn)故障，自動控制系統(tǒng)即會切換至另一臺泵進行工作，這就互為備用的狀態(tài)。在默認的狀態(tài)下，1#泵為主泵，2#泵為副泵。當1#泵熱繼電器發(fā)出故障報警信號或者1#泵主開關未合上，這時中間繼電器KA4線圈吸合，繼電器KA4閉合，電流通過中間繼電器KA10、中間繼電器KA3、中間繼電器KA4、接觸器輔助點KM1、中間繼電器KA9，使得KM2線圈吸合，接觸器KM2主觸點合上，2#泵運行。同時中間繼電器KA4閉合，電流通過中間繼電器KA4、中間繼電器KA8，觸發(fā)蜂鳴器BZ報警。當2#泵熱繼電器發(fā)出故障報警信號或者2#泵主開關未合上，這時中間繼電器KA5線圈吸合，繼電器KA5閉合，電流通過中間繼電器KA10、中間繼電器KA3、中間繼電器KA5、接觸器輔助點KM2、中間繼電器KA9，使得KM1線圈吸合，接觸器KM1主觸點合上，1#泵運行。同時中間繼電器KA5閉合，電流通過中間繼電器KA5、中間繼電器KA8，觸發(fā)蜂鳴器BZ。蜂鳴器的消音只有通過人員按復位按鈕SB5使得中間繼電器KA8線圈吸合并自鎖，中間繼電器KA8觸點斷開，蜂鳴器BZ失電或者故障自動恢復。

（四）遠程監(jiān)控功能

對設備系統(tǒng)的工作運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)設備的智能化管理，現(xiàn)場設備通常會接入BAS（Building Automation System-RTU）。BAS對排水系統(tǒng)只做監(jiān)視不做控制，只預留了自動信號、1#泵運行、2#泵運行、超高水位、高水位、1#泵故障、2#泵故障等信號。

四、工程實際應用

以寶武炭材料科技有限公司（下稱“寶武炭材”）KK加氫槽區(qū)的粗苯原料廢水排至現(xiàn)有槽區(qū)廢水坑改造項目為工程實例。參考《鋼鐵企業(yè)電力設計手冊》和《工業(yè)與民用配電設計手冊》中設備負荷計算及低壓電氣設備的選擇，根據(jù)客戶提供的潛水泵的電氣參數(shù)及控制要求，設計了本次系統(tǒng)。設備參數(shù)如下：電機額定功率Pe=3Kw，額定電壓Ue=400V;參考以上文獻并計算得到電機的整定電流為5.7A，再進行元器件設備的選型。元器件參數(shù)選型表。

五、結(jié)束語

本文通過對寶武炭材料科技有限公司（下稱“寶武炭材”）KK加氫槽區(qū)的粗苯原料廢水排至現(xiàn)有槽區(qū)廢水坑改造項目的要求來設計一套廢水排污控制系統(tǒng);對一用一備互為備用的潛水排污泵控制方式做了一種全新的設計，通過閉鎖繼電器的信號狀態(tài)來判別那臺泵為備用泵。與現(xiàn)階段用時間繼電器或PLC的控制方法更加簡便實用、經(jīng)濟實惠，維修方便。