運用工業水流量計測量水流變化判斷水泵是否正常工作
點擊次數：2618 發布時間：2021-01-16 12:33:36
摘要: 針對泵站更新改造后的配置新型較為先進的自動化機電設備，而又缺乏相應操作運行技術水平的管理人員情況，闡述泵站 更新改造建成后電氣設備的運行應用不夠適用。提出必須加速提升灌區管理水平、從而保障灌區安全運行等方面發揮重 要作用，有利于泵站科學運行管理，提高整體效益。
1 工程概況
肇源縣中心泵站更新改造工程包括 13 座中型泵站分別 是杏樹園子強排分站、聚寶山強排分站、旭日強排分站、肇源農場排水分站和肇源農場二級排水分站、立陡山、燎原、民 意、中心、蓮花泡和三站排灌分站、八家河灌溉分站和肇源農 場灌溉分站。總裝機臺數 61 臺，總裝機容量10 022 kW，總設計流量92. 87 m3 /s。
一期實施更新改造 6 座泵站，重點進行了泵站機電設備技術更新改造，本次更新改造有 5 座分站分別增設了微機自 動化監控屏。電氣設備更新改造使用 GGD 系列開關柜替換淘汰的 PGL 等設備，電氣均采用國內較為先進的元件相配 套; 其中觀測儀表采用了 ACR220E 多功能智能網絡儀表，以 便于通過儀表 RS485 接口進行微機監控，對設備運行的三相 電壓、三相電流、功率因數、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度進行實時監控; 總進線柜斷路器選用 CDM 型核心 部件采用智能控制; 各饋電斷路器用電動分、合閘替換手動 操作。用軟啟動器替換老式自耦減壓啟動器，啟動實現“手 動/自動( 鍵盤操作) ”操作，各分泵站新增無功自動補償設施。增設超聲波水位計對抽水站前池水位、出水池水位進行 實時水情監測; 增設分體式電磁( 超聲波) 流量計對水泵進行流量及 運行工況的實時監測。
2 更新后的電氣設備運行應用
肇源縣中心泵站分泵站管理人員對泵站常規設備的運行雖已具有一定的技術水平和運行管理的經驗。如水泵的 運行管理、電動機的運行管理、變壓器的運行管理、10 KV線 路及其附屬設備的運行管理、開關柜的運行管理等。但對于 新產品的運用和管理還缺乏經驗和技術水平。為此，特別針對本次改造所使用的軟啟動設備、微機監控設備、信息采集 實時監測設備進行運行應用論述。目的是使泵站在安全情況下運行，同時發揮其應有的作用。
1) 軟啟動器的運行應用。是在熟悉其工作原理及其技 術特性的條件下進行的。軟起動器是采用智能化數字式控 制，以單片機為智能中心，可控硅模塊為執行元件對電動機進行全自動控制，特別適用于泵站的鼠籠型異步電動機控制。軟啟動使電動機在任何工況下均能平滑起動、保護拖動系統，減少起動電流對電網的沖擊，保證電動機可靠的起動。 平滑減速停車，消除拖動系統的反慣性沖擊。完整的系統保護功能，延長系統的使用壽命，降低系統造價，提高系統的可靠性。兼容了所有起動設備的各種功能，是傳統起動星三角起動、自耦減壓起動等*理想的更新換代產品。同時軟起動器是一種集軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置。運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓。在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加，無沖擊電流。具有軟停車功能，電機停機時，傳統的控制方式都是通過瞬間停電完成的。對于泵站來說如果瞬間停機，會產生巨大的“水錘”效應，使管道，甚至水泵遭到損壞。在泵站中，應用軟停車技術可避免泵站的“拍門”損壞，減少維修費用和維修工作量。軟起動器中的軟停車功能是晶閘管在得到停機指令后，從全導通逐漸地減小導通角，經過一定時間過渡到全關閉的過程。泵站電機停車的時間根據實際出水管道長度及實際情況需要可在20 S左右調整。軟啟動在泵站運行中還可以實現輕載節能目的，籠型異步電機是感性負載，在運行中，定子線圈繞組中的電流滯后于電壓。在電機工作電壓不變，高水位時水泵處于輕載狀態，功率因數低，低水位時水泵處于重載狀態，功率因數高。軟起動器能實現在輕載時，通過降低電機端電壓，提高功率因數，減少電機的銅 耗、鐵耗，達到輕載節能的目的; 負載重時，則提高電機端電壓，確保電機正常運行。軟啟動器的保護功能齊全，具有過載保護功能、缺相保護功能、過熱保護功能。熟悉基本功能及原理以后，懂得設備調整程序，并能熟練掌握代碼設置功能的設置，按操作說明進行操作既可以運行應用。
2) 微機監控屏的運行應用。肇源縣中心泵站各分站管理水平總體程度上還處于初級管理模式水平，灌區管理人員水利現代化意識和技術水平還需亟待提高，就目前看，一期改造的 6 座泵站中有 5 處灌排站安裝了微機自動化監控屏， 但由于泵站管理人員技術水平有限，使得建成的自動化系統使用困難，更談不上向高層次開發利用了，管理維護也將出現難題，無法充分發揮已建成的自動化結合信息化的開發利用作用。高新技術產品目前不僅沒有減輕反而加重了泵站工作人員的負擔，這種狀況如果不能得到及時改善，將會造成泵站趨于逐步老化、落后等問題，人們就會對自動化微機監控設施效益產生懷疑，結果只能是逐漸淘汰，于是泵站管理又恢復到原來的狀態。所以利用好微機監控屏是十分必要的。泵站技術改造新系統采用微機監控屏監控，加強了系統的控制、監視和保護功能，增強了系統對故障的判斷能力， 提高了泵站樞紐現代化管理水平，為實現無人值守創造了條件。泵站改造雖然不能達到全方位的泵站管理信息化管理水平，但確實提高了泵站自動化程度。肇源縣一期泵站的微機監控屏具有數據采集與處理功能，有電氣模擬量輸入( 電壓，電流，功率) 非電氣模擬量( 水位，流量、溫度等) 輸入; 有斷路器、隔離開關的位置信號開關量輸入; 有有功與無功的電能量的脈沖量; 有電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率及電能電量脈沖量; 有泵站的總有功與總無功量的計算量; 有設備操作監視的開、停機操作流程圖，實現人機對話; 微機監控屏具備負荷統計、模擬量統計、開關量動作記錄、報警記錄、電量越限記錄、模擬量越限記錄、事故追憶、事件順序記錄、控制操作記錄、用戶登錄記錄、設備運行統計等自動記錄功能，微機監控屏的運用減輕以往的人工記錄操作，減輕人員工作量。掌握微機監控屏運行操作上位機的開機流程，即投監控屏柜后面的空氣開關 QF1; 然后投 UPS 電 源箱空氣開關，再按 UPS 開機鍵開機; 依次投 2 － 5QF 空氣開關。打開上位機( 即計算機) 后點擊打開“實時數據庫”，再打開“組態運行”然后打開“組態運行”里面的“用戶”，選擇“登錄”，這樣就完成泵站管理微機監控的準備工作，此時就可以使用微機監控屏進行開、停機及數據實時監控，達到運行應用之目的。
3) 信息采集實時監測設備的運行應用，泵站安裝實時監控水情的 CSS － 200K 分體式超聲波液位計，進行泵站前池水位、出水池水位檢測，通過微機監控屏的計算機數據存儲有利于科學分析和調度水泵運行，特別是江水位低枯情況下進行機組運行的科學調度更顯得十分必要; 該設備具有數據 RS232C 串行接口，可選配 RS485 或 CAN 總線; 4 － 20mA 模擬量輸出均可與微機屏配套使用實現實時監控。泵站安裝實時監控流量的 LD 型工業水流量計進行實時監測水泵運行流量，該設備具有數據 RS232C 串行接口，可選配 RS485 或 CAN 總線; 4 － 20mA 模擬量輸出均可與微機屏配套使用實現實時監控。通過微機監控計算機數據存儲進行分析可作出科學判斷水泵運行工況，對機組運行特別是水泵故障及早作出判斷，是科學診斷水泵維修及運行的保障，有效降低維修頻率，控制維修次數可以減少灌區盲目維護而增加費用，減輕職工勞動強度。
4) 無功自動補償設備的運行應用。各泵站全部建設在沿江地帶均處于10 KV供電末端，輸電線路長達十幾公里，供電線路電壓降大，影響泵站運行，為緩解和提高泵站的用電質量增設無功補償設備，有效地提高泵站運行電壓，同時降低泵站的無功消耗，起到節能增效穩定運行目的。無功補償設備的控制系統采用智能控制實現自動切、投，依據泵站運行的功率因數數據實行自行調投入系統的無功補償電容量，以確保泵站運行功率因數達到 0. 92 以上。
3 結論
通過泵站更新改造后的機電設備實際情況，闡述泵站更新改造建成后電氣設備的使用說明及其運行應用。在提升泵站管理水平、保障泵站安全運行等方面發揮重要作用，有利于泵站安全運行管理的需要。
1 工程概況
肇源縣中心泵站更新改造工程包括 13 座中型泵站分別 是杏樹園子強排分站、聚寶山強排分站、旭日強排分站、肇源農場排水分站和肇源農場二級排水分站、立陡山、燎原、民 意、中心、蓮花泡和三站排灌分站、八家河灌溉分站和肇源農 場灌溉分站。總裝機臺數 61 臺，總裝機容量10 022 kW，總設計流量92. 87 m3 /s。
一期實施更新改造 6 座泵站，重點進行了泵站機電設備技術更新改造，本次更新改造有 5 座分站分別增設了微機自 動化監控屏。電氣設備更新改造使用 GGD 系列開關柜替換淘汰的 PGL 等設備，電氣均采用國內較為先進的元件相配 套; 其中觀測儀表采用了 ACR220E 多功能智能網絡儀表，以 便于通過儀表 RS485 接口進行微機監控，對設備運行的三相 電壓、三相電流、功率因數、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度進行實時監控; 總進線柜斷路器選用 CDM 型核心 部件采用智能控制; 各饋電斷路器用電動分、合閘替換手動 操作。用軟啟動器替換老式自耦減壓啟動器，啟動實現“手 動/自動( 鍵盤操作) ”操作，各分泵站新增無功自動補償設施。增設超聲波水位計對抽水站前池水位、出水池水位進行 實時水情監測; 增設分體式電磁( 超聲波) 流量計對水泵進行流量及 運行工況的實時監測。
2 更新后的電氣設備運行應用
肇源縣中心泵站分泵站管理人員對泵站常規設備的運行雖已具有一定的技術水平和運行管理的經驗。如水泵的 運行管理、電動機的運行管理、變壓器的運行管理、10 KV線 路及其附屬設備的運行管理、開關柜的運行管理等。但對于 新產品的運用和管理還缺乏經驗和技術水平。為此，特別針對本次改造所使用的軟啟動設備、微機監控設備、信息采集 實時監測設備進行運行應用論述。目的是使泵站在安全情況下運行，同時發揮其應有的作用。
1) 軟啟動器的運行應用。是在熟悉其工作原理及其技 術特性的條件下進行的。軟起動器是采用智能化數字式控 制，以單片機為智能中心，可控硅模塊為執行元件對電動機進行全自動控制，特別適用于泵站的鼠籠型異步電動機控制。軟啟動使電動機在任何工況下均能平滑起動、保護拖動系統，減少起動電流對電網的沖擊，保證電動機可靠的起動。 平滑減速停車，消除拖動系統的反慣性沖擊。完整的系統保護功能，延長系統的使用壽命，降低系統造價，提高系統的可靠性。兼容了所有起動設備的各種功能，是傳統起動星三角起動、自耦減壓起動等*理想的更新換代產品。同時軟起動器是一種集軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置。運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓。在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加，無沖擊電流。具有軟停車功能，電機停機時，傳統的控制方式都是通過瞬間停電完成的。對于泵站來說如果瞬間停機，會產生巨大的“水錘”效應，使管道，甚至水泵遭到損壞。在泵站中，應用軟停車技術可避免泵站的“拍門”損壞，減少維修費用和維修工作量。軟起動器中的軟停車功能是晶閘管在得到停機指令后，從全導通逐漸地減小導通角，經過一定時間過渡到全關閉的過程。泵站電機停車的時間根據實際出水管道長度及實際情況需要可在20 S左右調整。軟啟動在泵站運行中還可以實現輕載節能目的，籠型異步電機是感性負載，在運行中，定子線圈繞組中的電流滯后于電壓。在電機工作電壓不變，高水位時水泵處于輕載狀態，功率因數低，低水位時水泵處于重載狀態，功率因數高。軟起動器能實現在輕載時，通過降低電機端電壓，提高功率因數，減少電機的銅 耗、鐵耗，達到輕載節能的目的; 負載重時，則提高電機端電壓，確保電機正常運行。軟啟動器的保護功能齊全，具有過載保護功能、缺相保護功能、過熱保護功能。熟悉基本功能及原理以后，懂得設備調整程序，并能熟練掌握代碼設置功能的設置，按操作說明進行操作既可以運行應用。
2) 微機監控屏的運行應用。肇源縣中心泵站各分站管理水平總體程度上還處于初級管理模式水平，灌區管理人員水利現代化意識和技術水平還需亟待提高，就目前看，一期改造的 6 座泵站中有 5 處灌排站安裝了微機自動化監控屏， 但由于泵站管理人員技術水平有限，使得建成的自動化系統使用困難，更談不上向高層次開發利用了，管理維護也將出現難題，無法充分發揮已建成的自動化結合信息化的開發利用作用。高新技術產品目前不僅沒有減輕反而加重了泵站工作人員的負擔，這種狀況如果不能得到及時改善，將會造成泵站趨于逐步老化、落后等問題，人們就會對自動化微機監控設施效益產生懷疑，結果只能是逐漸淘汰，于是泵站管理又恢復到原來的狀態。所以利用好微機監控屏是十分必要的。泵站技術改造新系統采用微機監控屏監控，加強了系統的控制、監視和保護功能，增強了系統對故障的判斷能力， 提高了泵站樞紐現代化管理水平，為實現無人值守創造了條件。泵站改造雖然不能達到全方位的泵站管理信息化管理水平，但確實提高了泵站自動化程度。肇源縣一期泵站的微機監控屏具有數據采集與處理功能，有電氣模擬量輸入( 電壓，電流，功率) 非電氣模擬量( 水位，流量、溫度等) 輸入; 有斷路器、隔離開關的位置信號開關量輸入; 有有功與無功的電能量的脈沖量; 有電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率及電能電量脈沖量; 有泵站的總有功與總無功量的計算量; 有設備操作監視的開、停機操作流程圖，實現人機對話; 微機監控屏具備負荷統計、模擬量統計、開關量動作記錄、報警記錄、電量越限記錄、模擬量越限記錄、事故追憶、事件順序記錄、控制操作記錄、用戶登錄記錄、設備運行統計等自動記錄功能，微機監控屏的運用減輕以往的人工記錄操作，減輕人員工作量。掌握微機監控屏運行操作上位機的開機流程，即投監控屏柜后面的空氣開關 QF1; 然后投 UPS 電 源箱空氣開關，再按 UPS 開機鍵開機; 依次投 2 － 5QF 空氣開關。打開上位機( 即計算機) 后點擊打開“實時數據庫”，再打開“組態運行”然后打開“組態運行”里面的“用戶”，選擇“登錄”，這樣就完成泵站管理微機監控的準備工作，此時就可以使用微機監控屏進行開、停機及數據實時監控，達到運行應用之目的。
3) 信息采集實時監測設備的運行應用，泵站安裝實時監控水情的 CSS － 200K 分體式超聲波液位計，進行泵站前池水位、出水池水位檢測，通過微機監控屏的計算機數據存儲有利于科學分析和調度水泵運行，特別是江水位低枯情況下進行機組運行的科學調度更顯得十分必要; 該設備具有數據 RS232C 串行接口，可選配 RS485 或 CAN 總線; 4 － 20mA 模擬量輸出均可與微機屏配套使用實現實時監控。泵站安裝實時監控流量的 LD 型工業水流量計進行實時監測水泵運行流量，該設備具有數據 RS232C 串行接口，可選配 RS485 或 CAN 總線; 4 － 20mA 模擬量輸出均可與微機屏配套使用實現實時監控。通過微機監控計算機數據存儲進行分析可作出科學判斷水泵運行工況，對機組運行特別是水泵故障及早作出判斷，是科學診斷水泵維修及運行的保障，有效降低維修頻率，控制維修次數可以減少灌區盲目維護而增加費用，減輕職工勞動強度。
4) 無功自動補償設備的運行應用。各泵站全部建設在沿江地帶均處于10 KV供電末端，輸電線路長達十幾公里，供電線路電壓降大，影響泵站運行，為緩解和提高泵站的用電質量增設無功補償設備，有效地提高泵站運行電壓，同時降低泵站的無功消耗，起到節能增效穩定運行目的。無功補償設備的控制系統采用智能控制實現自動切、投，依據泵站運行的功率因數數據實行自行調投入系統的無功補償電容量，以確保泵站運行功率因數達到 0. 92 以上。
3 結論
通過泵站更新改造后的機電設備實際情況，闡述泵站更新改造建成后電氣設備的使用說明及其運行應用。在提升泵站管理水平、保障泵站安全運行等方面發揮重要作用，有利于泵站安全運行管理的需要。