供水泵站電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

摘 要：水是生命之源，人類的一切生理活動(dòng)都離不開(kāi)水的支持，供水泵站作為現(xiàn)代居民的水源提供站，其設(shè)計(jì)、建設(shè)一直受到相關(guān)行業(yè)的重視。本文主要針對(duì)供水泵站的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究，對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，并制定供水泵站電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)泵站的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：供水泵站;電氣控制;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，供水泵站的電氣控制系統(tǒng)逐漸得到新技術(shù)的改進(jìn)，使自動(dòng)化技術(shù)控制的愿望得以實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)如今，自動(dòng)化的電氣控制技術(shù)已經(jīng)無(wú)處不在，尤其是在供水的自動(dòng)化控制領(lǐng)域，近些年來(lái)發(fā)展十分迅猛。在國(guó)家大力推行節(jié)水減排的今天，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生，推行自動(dòng)化的供水控制系統(tǒng)工作已經(jīng)迫在眉睫。

一、電氣控制系統(tǒng)概述

根據(jù)供水泵站的工藝流程進(jìn)行總體的平面設(shè)計(jì)，設(shè)置電動(dòng)機(jī)控制中心柜和調(diào)配供電范圍，依據(jù)就近采集和單元控制進(jìn)行區(qū)域劃分的原則，對(duì)區(qū)域內(nèi)的對(duì)象、設(shè)備進(jìn)行控制。供水泵站電氣控制系統(tǒng)設(shè)置中央控制室，由可編程控制器、現(xiàn)場(chǎng)控制站對(duì)泵站的各個(gè)流程施行分散控制;再由監(jiān)控計(jì)算機(jī)和通訊系統(tǒng)構(gòu)成控制室，對(duì)泵站施行集中管理。分控站與中心控制室之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行交流。監(jiān)控層配備電腦作為員工操作站點(diǎn)，并由在線式不間斷電源來(lái)保證系統(tǒng)處于時(shí)刻運(yùn)行狀態(tài)，此外還可以配備激光打印機(jī)，以滿足更好的工作需要。[1]

二、供水泵站電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

（一）電源確定

1.電源數(shù)量確定

在設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)的電源數(shù)量時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格參照負(fù)荷等級(jí)分類表，并合理參考相關(guān)電力設(shè)計(jì)要求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，將負(fù)荷進(jìn)行三級(jí)分類。例如：在北方干旱區(qū)域，供水泵站的重要性愈顯突出，對(duì)于中小型供水泵站可以采用二級(jí)負(fù)荷考慮，使用雙電源進(jìn)行供電，并使每一回路都可以承擔(dān)整個(gè)線路的電量供應(yīng)。對(duì)于偏僻地區(qū)的電源設(shè)置，可以采用柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，以保證設(shè)備正常運(yùn)行。

2.確定電壓等級(jí)

電線路中的電壓等級(jí)受所選用設(shè)備的影響，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行水準(zhǔn)直接產(chǎn)生影響。在確定電壓等級(jí)時(shí)，應(yīng)該考量周圍的電源電壓等級(jí)，并結(jié)合站內(nèi)系統(tǒng)所需，確定合適的匹配電壓。例如：水泵功率較大時(shí)，可以采用6kV或10kV電源，而在電源容量較大時(shí)，可以選用最佳的10kV直供電源。

（二）電氣接線設(shè)計(jì)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電路設(shè)備的可靠性逐步提升，相應(yīng)的電氣接線系統(tǒng)也發(fā)生了改變，可以適當(dāng)參考供水泵站的電氣主接線進(jìn)行更加合理化的設(shè)計(jì)。

在中小型供水泵站電氣接線時(shí)，因其處于電網(wǎng)末端，綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)，對(duì)于負(fù)荷容量小的泵站可以選用線路-變壓器接線法，在負(fù)荷較大泵站，選用單母線接線或單母線分段接線的方法可能會(huì)取得更佳的效果。

（三）電氣設(shè)備選擇

1.變壓器選擇

在變壓器的選擇工作中，應(yīng)該依據(jù)實(shí)際情況合理考量變壓器型式和容量。目前的變壓器型式主要有低損耗油浸式和干式配電變壓器。變壓器類型的選擇直接關(guān)乎配電方式和總工程造價(jià)，在選擇確立時(shí)，應(yīng)該從安全運(yùn)行、環(huán)境影響、維護(hù)成本等多方面進(jìn)行考慮。前者一般置于戶外，離低壓進(jìn)線柜較遠(yuǎn)，由低壓電線或銅母線實(shí)現(xiàn)連接，后期維護(hù)工作較為繁重;后者多置于配電室內(nèi)，距低壓進(jìn)線柜較近，可直接由母線連接。對(duì)變壓器的容量進(jìn)行選擇時(shí)，為使選擇合理、成本最低，應(yīng)該經(jīng)由公式進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，本文受篇幅所限，在此不做贅述。

2.電機(jī)選擇

在電機(jī)選擇時(shí)，應(yīng)該全面參考電機(jī)類型、容量、電壓及啟動(dòng)方式。例如：鼠籠式電機(jī)和繞線式電機(jī)相比，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、易維護(hù)、堅(jiān)固、耐用等特點(diǎn)，然而，繞線式電機(jī)可以連接頻敏變阻器使啟動(dòng)更為平穩(wěn)、提高啟動(dòng)力矩。所以，在中小型水泵站多采用繞線式電機(jī)以提高啟動(dòng)性能。隨著啟動(dòng)、變頻技術(shù)的不斷應(yīng)用，將鼠籠式電機(jī)與軟啟動(dòng)或變頻技術(shù)相結(jié)合，可以有效改善電機(jī)的啟動(dòng)性能，并節(jié)約能耗。

電機(jī)的啟動(dòng)方式分為直接啟動(dòng)、軟啟動(dòng)、變頻啟動(dòng)三種，變頻啟動(dòng)較軟啟動(dòng)來(lái)講成本較高。直接啟動(dòng)速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單，但對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，易使電路電流增大，造成電機(jī)發(fā)熱、能耗增加，尤其是在頻繁的啟動(dòng)時(shí)。軟啟動(dòng)可以進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)，使啟動(dòng)較為平穩(wěn)，無(wú)明顯沖擊電流，并可自由地調(diào)整啟動(dòng)電流消除啟動(dòng)時(shí)的水錘效應(yīng)，適合負(fù)載電機(jī)的啟動(dòng)。變頻啟動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)降壓?jiǎn)?dòng)，在軟啟動(dòng)的基礎(chǔ)上，還可以對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。

3.配電裝置類型選擇

供水泵站的高壓配電裝置主要分為戶內(nèi)、戶外兩種類型。對(duì)于配電裝置規(guī)模較小的一般泵站應(yīng)優(yōu)先考慮戶外配電裝置，以最大程度地減少成本投入。戶內(nèi)的配電裝置一般選用成套的開(kāi)關(guān)柜，此外對(duì)于工程投資較少的還可以選用低壓成套配電柜，其具有操作方便、占地面積小、穩(wěn)定性高、出線回路多、互換性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以有效滿足電路配電工作。

三、結(jié)語(yǔ)

在供水泵站的電氣系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)時(shí)，從節(jié)省投資、節(jié)約能源的角度，對(duì)電路系統(tǒng)進(jìn)行不間斷的優(yōu)化是一項(xiàng)持續(xù)性的工作。這需要設(shè)計(jì)人員積極開(kāi)展對(duì)于電氣控制的研究，并結(jié)合當(dāng)今先進(jìn)的電氣控制技術(shù)，對(duì)舊有的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念不斷改進(jìn)，以達(dá)到降低能耗、減少成本的最終目的，便于供水泵站的長(zhǎng)久發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]谷明.城市雨水泵電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（16）：82.

[2]趙金盈.關(guān)于城市排水泵站中應(yīng)用電氣自動(dòng)化控制簡(jiǎn)述[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（04）：280-281.

作者簡(jiǎn)介：王學(xué)林（1965-），男，漢族，山東陵縣人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：電氣、供排水、機(jī)械工程。