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      產(chǎn)品分類

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      類型分類:
      科普知識
      數(shù)據(jù)分類:
      往復(fù)泵

      無人值守泵站改造項目方案

      發(fā)布日期:2022-04-27 點擊率:143

      • 關(guān)鍵詞:                                                                無人值守泵站                                                                智慧泵站                                                                泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

      • 摘要:四個供水泵站經(jīng)過以上邏輯改造,已經(jīng)完全符合無人值守泵站的要求,即無論在供水高峰期或低峰期,水罐水位都能夠保證在期望范圍內(nèi)。主、子監(jiān)控終端根據(jù)水罐水位智能控制水源井的啟動個數(shù)及運行時間,避免水源井頻繁啟動造成的泵損壞和加壓泵空轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生,提高水泵運行能效、節(jié)約電能,完美實現(xiàn)了供水設(shè)備的自動化運行和給水泵站的無人值守管理。


      1、項目背景

      華北油田廊坊萬莊礦區(qū)的生活小區(qū)有常駐人口8萬人、板式樓房100余座,小區(qū)內(nèi)的生活用水分別由分布在小區(qū)東、南、西、北的4個給水泵站供給。4個泵站均采用人工值守的工作方式,由32名工人24小時輪流值班,管理成本極高。

      為了減少泵站運營費用,管理部門要求將所有泵站改造成為無人值守自動運行泵站,希望僅配置少量設(shè)備維護人員即可保障泵站的正常運行。

      2、設(shè)計思路及改造要求

      首先要解決的就是數(shù)據(jù)傳輸問題,即將所有泵站的數(shù)據(jù)集中至中控室計算機,以便于遠(yuǎn)程監(jiān)控。考慮到小區(qū)占地面積比較大,如果采用光纖傳輸,布線、施工難度大且時間長、費用高。鑒于生活小區(qū)內(nèi)手機信號比較好,采用GPRS傳輸完全能夠滿足數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)囊螅腋脑焖俣瓤臁⒊杀镜停罱K確定采用GPRS的傳輸方式。

             其次要解決的是給水泵站無人值守改造,需要解決大量現(xiàn)場設(shè)備的控制順序、邏輯以及各種故障自動處理機制。這些問題在有人員值班的時候很容易解決,一旦人員全部撤離后,如何保證泵站的正常運行就比較困難。

             給水泵站現(xiàn)場概況:泵站內(nèi)水源采自地下水,每個泵站均有1-3口水源井提供水源。多數(shù)水源井分布在站內(nèi),個別水源井離泵站較遠(yuǎn)。給水泵站內(nèi)安裝地上蓄水罐1-5個,容量不一(大的蓄水罐容積700m3、小的蓄水罐容積為300 m3),蓄水罐底部通過管道連通,罐內(nèi)水位變化一致。站內(nèi)另安裝有3臺加壓泵,將蓄水罐內(nèi)的水變頻恒壓輸送至小區(qū)給水管網(wǎng)。工藝示意圖如下:

      改造思路:在加壓泵組控制室安裝主監(jiān)控終端,用來采集水池液位、管網(wǎng)流量、管網(wǎng)壓力并自動控制加壓泵組的運行。在站內(nèi)、站外水源井處分別安裝子監(jiān)控終端,每個子監(jiān)控終端監(jiān)控一臺水源井。站內(nèi)子監(jiān)控終端采用串口電纜與主監(jiān)控終端連接,站外子監(jiān)控終端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與主監(jiān)控終端聯(lián)網(wǎng)。泵站控制邏輯均由主監(jiān)控終端來處理。

             主監(jiān)控終端內(nèi)采用邏輯控制器DATA-7301,該控制器接口豐富、I/O擴展方便。邏輯控制器的RS485串口有3個,第一路連接一臺DATA-6106 GPRS模塊,且設(shè)置為A型,可同時與監(jiān)控中心以及站外水源井子監(jiān)控終端通信;第二路連接站內(nèi)水源井子監(jiān)控終端;第三路預(yù)留。同時,邏輯控制器通過CAN總線連接3臺I/O擴展模塊(DATA-7302),分別控制3臺變頻加壓泵。

             泵站監(jiān)控框架圖:




      現(xiàn)場控制要求:多口水源井給蓄水罐供水,蓄水罐中的水再由加壓泵組加壓對外供出。所有水源井根據(jù)蓄水罐水位變化的趨勢(由于加壓泵出水不規(guī)則)能自動控制潛水泵的啟、停,且自動調(diào)整水泵啟動個數(shù),使每口水源井均衡用水,保證地下水位平穩(wěn)和延長潛水泵的使用壽命,保持儲水罐水位始終在一個標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi),并支持水位超限報警、水池過低時自動關(guān)停所有加壓泵。 

      3、控制邏輯總體結(jié)構(gòu)設(shè)計


           水源井自動供水系統(tǒng)分為2部分,分別為蓄水罐端和水源井端。蓄水罐端主要采集水罐水位,并設(shè)定期望水位值、期望水位變化值△、水位報警的4個限值,根據(jù)當(dāng)前水位的狀態(tài)及水位變化值計算出需求流量,當(dāng)水位過低時自動關(guān)停加壓泵組。水源井端主要采集水源井水位、水源井流量、泵狀態(tài)、泵的累計運行時間,并根據(jù)水泵狀態(tài)及運行時間進行選泵,再根據(jù)水池端輸出的需求流量進行控泵。

      3.1 計算需求流量△Q

             系統(tǒng)定時計算,得到水池需加減的瞬時流入量值△Q,從而得到精確控制開關(guān)泵的數(shù)量與時機。因此準(zhǔn)確及時地計算△Q值,是水池邏輯控制的核心。

             △Q根據(jù)水位信息、時間信息及各種設(shè)定參數(shù),遵循一套水位控制策略計算得來。


       

             如果采集時間沒到T1,則對采集的水位值求和,并計算采集次數(shù)n,根據(jù)采集次數(shù)計算水位值的平均值;

             如果采集時間大于T1,則始終對T1內(nèi)的所有水位值求平均值。即每次采集到新水位值時,水位值的和減去上一次的水位平均值,再加上新水位值;采集次數(shù)n不變,之后計算水位值的平均值。

             (2) 計算當(dāng)前水位變化值△L

             計算出當(dāng)前水位值后進行備份Lbak = L,之后每隔T2時間取一次當(dāng)前水位值,并計算當(dāng)前水位變化值△L。

             △L = L – Lbak

             △L > 0表示水位處于上升趨勢;

             △L < 0表示水位處于下降趨勢。

             (3) 計算需求流量

             △Q =△L*S/ T2*3600;

             △L:上一步求得的結(jié)果。

             S:水池底面積。

             T2:取水位的間隔時間。

             最后把計算結(jié)果*3600轉(zhuǎn)換成每個小時的需求流量。

      3.2 水池水位控制策略

             系統(tǒng)根據(jù)水池狀態(tài)進行開關(guān)泵動作,實現(xiàn)對水池水位的控制。

             (1) 水位下降



             即發(fā)生水位線觸碰期望水位下限后,系統(tǒng)進入控制狀態(tài),以確保水池水位持續(xù)上升。直到水位觸碰期望水位,解除控制。

             在該控制階段,定時進行邏輯運算,控制開泵操作,使水位持續(xù)上升。此過程中,只執(zhí)行開泵動作,不執(zhí)行關(guān)泵動作。

             (2) 水位上升


             即發(fā)生水位線觸碰期望水位上限后,系統(tǒng)進入控制狀態(tài),以確保水池水位持續(xù)下降。直到水位觸碰期望水位,此時結(jié)束控制。

             在該控制階段,定時進行邏輯運算,控制關(guān)泵,使水位持續(xù)下降。此過程中,只執(zhí)行關(guān)泵動作,不執(zhí)行開泵動作。

             此過程控制目標(biāo):保持水位處于持續(xù)下降趨勢。

      3.3 超調(diào)量

             超調(diào)量是指需要開關(guān)泵調(diào)控水位時,除了要抵消△Q外,要增加水位調(diào)控的速度而額外增加的流量或者開關(guān)泵數(shù):

      △Q1=△Q+對應(yīng)水位的超調(diào)量

             采用查表法實現(xiàn),下表是一個表樣例。

         

      4、改造效果

             四個供水泵站經(jīng)過以上邏輯改造,已經(jīng)完全符合無人值守泵站的要求,即無論在供水高峰期或低峰期,水罐水位都能夠保證在期望范圍內(nèi)。主、子監(jiān)控終端根據(jù)水罐水位智能控制水源井的啟動個數(shù)及運行時間,避免水源井頻繁啟動造成的泵損壞和加壓泵空轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生,提高水泵運行能效、節(jié)約電能,完美實現(xiàn)了供水設(shè)備的自動化運行和給水泵站的無人值守管理。

             4個給水泵站改造至今已近2年的時間,整套系統(tǒng)運轉(zhuǎn)良好、經(jīng)濟效益顯著。2年內(nèi)共發(fā)生過兩次故障,均為繼電器故障,監(jiān)控中心及時獲得了報警信息,故障得以迅速解決。泵站經(jīng)過無人職守改造后,現(xiàn)場去掉了值班人員29人、增加了維護人員2人,大幅度降低了泵站運營成本并提高了故障響應(yīng)速度。

             自2014年以來,該套泵站自控邏輯先后又在山西、甘肅、內(nèi)蒙等地的多處泵站改造項目中得到運用,系統(tǒng)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、可靠,效果大大超出預(yù)期,得到了用戶的一致好評。


      相關(guān)資料

      農(nóng)業(yè)生態(tài)園區(qū)自動供水系統(tǒng)應(yīng)用案例:

      http://www.data86.com/net/anlifenxiang95.html

      無人值守泵站工藝邏輯設(shè)計及應(yīng)用——《中國給水排水》唐山市水務(wù)信息化工程技術(shù)研究中心(姚妍彬 龐傳龍 盧成偉 張曉華):http://www.data86.com/net/lunwenu.html

      無人值守泵站更多詳情鏈接登錄平升電子官網(wǎng):www.data.86.com/net

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