污水泵站自动化系统控制及结构中的问题分析

发布时间:2021/1/20 15:30:01 阅读次数: 来源:清华大学水利水电工程系
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我国大多数污水处理厂中的污水泵站自动化系统主要采用可编程逻辑控制器(PLC)为基础的分布式计算机监控系统,PLC的配置灵活,具有较强的安全性、可靠性和适应性。但目前运用自动化系统的泵站也存在一些问题,例如整体系统不完善,功能设计不合理、缺乏设备维保措施等,再加上技术人员的缺乏,使实际操作中无法发挥其功能性。



1、污水泵站自动化系统控制及结构中的问题

1.1 液位不稳定

一些城市使用的污水泵站是由液位仪控制泵而启动的,当污水进入泵站时水位是不稳定的,在不稳定水位的影响下泵启动会连续启动、连续暂停或连续启停。这种情况会影响污水泵站运行的稳定,减短泵站的使用寿命。


1.2 备用泵的利用率不高

污水泵站自动化系统使用下,每个泵站均配备有备用水泵,备用水泵的作用主要是在水泵发生故障需要修检或保养时,能够保证水泵正常运行,不影响污水处理的各个环节。如果长时间不利用备用水泵,在集水井中备用水泵可能会导致操作系统电机的绝缘电阻下降,长时间会减少污水水泵的使用寿命。


1.3 集水泵水位增长不稳定

降水量随着季节的变化而变化,不同季节的降水量存在明显的差异,污水泵站泵坑中的水位受水位变化的影响,例如在雨季集水泵水位增长过快,易造成水泵每次启动时间的间隔较短,在短时间内启动造成的瞬间电流过大,极易造成配电柜跳闸故障。


1.4 人工控制造成的问题

目前一些污水泵站在阀门的开关上还是采用传统的人工控制的方法,由于人工的疏忽或其他因素的影响,在阀门控制中会由于个人疏忽造成控制不及时,导致泵坑集水过多、水位上升过高的问题,严重时会淹没泵室,影响泵站的正常运行。


1.5 自动化控制系统不完善

一部分污水泵站缺乏完善的控制系统线路,无法充分保护系统主要设置,影响自动化控制系统功能的发挥。系统设备的维保工作不到位,造成系统网格结构陈旧,易造成泵站与中央控制室之间重要数据的丢失,影响自动化控制数据的完整性和准确性。除此以外,系统对泵站具体运行情况缺乏动态化的监控和管理,不利于信息的完整性。


2、污水泵站自动化系统控制解决方案

为解决我国污水泵站自动化系统运行现状及问题,本文提出基于智能控制器的污水泵站自动化系统,其主要功能包括泵站电气量采集、水位采集、报警、一键开机、自动开机、远程控制等。基于智能控制器的泵站自动化系统的常规操作按钮与一般控制系统操作一致,有利于快速实现操作人员的智能化操作。


2.1 液位仪与水泵的优化

设置新的停止液位仪,将停止液位仪安装在原有液位仪的下方,减少开始进水时较大的水流冲击对水泵启动造成的影响,缓解水泵启动频繁的故障,从而提高水泵的使用时间。传统污水泵站主要采用水池内的液位控制水泵的开关,因此水泵液位仪的位置不宜设置在水流较快的位置和检修困难的位置,这样有利于减轻水流过快造成的水泵启动故障,也方便液位仪的维修与保养。合理设置水泵启动和停止的水位,避免因水泵启动和停止频繁造成的设备故障,提高设备的使用寿命。污水泵站只有雨季水量过大时才会同时运行所有水泵,其他时间各个水泵的运行时间要均衡合理,保证各个水泵交替运行,提高各个水泵的使用率和使用寿命。


2.2 中央控制系统

污水泵站自动化系统的控制器设置在常规电气柜之内,二者是一体的,省去了另外设置单独控制柜的步骤,有效地节省空间和接线。系统的核心就是控制器,泵站智能系统主要由进线柜、泵控制柜、无功补偿柜、站用配电柜、安全预防系统等构成。其中,进线启动柜的功能主要包括接入总进线电源、进线继电的保护、泵站智能控制、信息数据的采集与交流、运行状态、参数提醒等;泵站控制柜在整个系统中的功能包括自动完成启动和停止、电动机的继电保护、运行状态及参数提醒等;泵站的配电由站用配电柜完成;安全预防系统能够保障系统的安全性,发挥出警告信号的作用。要加强对系统软件的更新和完善,并对系统硬件设备定期维修和版样,保证污水泵站自动化的顺利运行。


2.3 电气设备与线路的改造

在电气设备的改造方面,重点在系统控制箱内增加格栅过电流、过力矩保护和报警的功能,保证格栅出现故障后并不会对水泵运行造成巨大影响,除此以外,还要加强对格栅的独立控制。泵控电机易出现电流过大故障,可在其主回路中增设线路的电流检测仪器,保证过流的顺利运行。在低压运行线柜中设置智能电力检测装置,运用串联连接至系统服务器网络之中,监测泵站低压侧的主要电量。在泵站控制系统的控制回路方面,重点进行线路的维修和改造,逐一排查主回路、控制回路、信号回路等走线的设置,降低因线间电磁干扰造成的线路传输问题。要增加整个设备的集中控制能力,重点改造没有集控功能的设备等。


2.4 自动化监控系统

污水泵站自动化系统运用先进的泵站专家控制系统技术,该技术能够根据环境、泵机组设备运行变化等数据信息,不断完善和优化泵组设备的组合,通过增加设备的使用率实现节能降耗的作用,提高泵站运行的经济效益。泵站自动化控制系统还运用泵站安全预防技术,该技术能够智能识别和检测安全故障;该技术能够在开机前自动检测管理区域是否安全,若出现非安全故障或情况,系统会自动关闭泵组并发出警告信号,保障工作人员的安全;在无人值班期间利用自动检测功能保障区域的安全性,防止财产、设备等丢失、破坏现象。泵站智能系统还运用先进的泵站热点数据无线定制点播与推送技术,系统管理和操作人员可以利用网络实时了解各类热点信息,实现了泵站的智能化、网络化管理;系统利用先进的云计算技术,有效地提高了智能化管理水平和系统操作工作效率,节约管理成本。泵站自动化系统的操作与常规操作基本无差别,其按钮设置一致,促进操作人员尽快熟练智能操作,避免因个人因素造成的系统运行故障。


结 语

总之,现代化污水泵站广泛应用于城市污水处理中,与生产生活息息相关。污水泵站自动化系统的完善有利于污水泵站运行的安全性和稳定性,并且能够实现泵站管理的现代化。随着自动化技术的发展和完善,泵站自动化控制系统能够将控制、运行、管理集中于一体,实现泵站控制的自动化和智能化,因此要加强研究和完善污水泵站自动化系统控制及结构中的问题,运用先进的智能控制技术实现污水泵站运行管理的自动化操作,保障泵站系统设备的安全和稳定。

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