杜煜
中国市政工程中南设计研究总院有限公司南京分院 江苏南京 210000
摘 要：城市排水泵站是重要的市政基础工程建设之一，不但承担着城市日常排水的责任，而且可以为防洪等应急排水需求提供极好的排水设备支撑。当前我国大多数城市排水泵站还没有建立起完善的电气自动化控制系统，通常是单级常规自动化控制，对排水需求的响应速度不高。如何针对城市排水泵站加装电气自动化控制系统已经成为行业关注的重点。
关键词：城市排水泵站；电气自动化控制；应用
一、电气自动化在城市排水泵站中应用的重要性
水泵作为重要的排水设备，可以显著提升水资源转运效率，在当前的城市排水泵站中有着广泛的应用。城市排水泵站是城市排水系统中的核心组成部分，对城市应急排洪能力和正常的污水处理能力有着非常重要的保障意义。
虽然传统城市排水泵站已经有了较多的自动化检测设备，可以对闸门、泵机的运行进行控制，但协同操作还需要较多的人工手动完成。传统城市排水泵站目前不能及时充分的响应排水调度需求，并且在一定程度上为泵机等关键机械设备的合理使用带来了一定的风险，导致系统的可靠性降低。同时我国城市排水泵电气自动化改造的起步较晚，在控制方法和管理模式上与发达国家相比还存在着较为明显的差距，主要体现在以下几个方面：
（1）电气自动化控制的系统覆盖还不够广。
传统城市排水泵站自动化控制系统只能做到对单一系统的自动化控制，难以针对多系统反馈的信息进行设备间协调联动。排水泵站监测与操作任务繁重，所需工作人员众多，同时由于多系统极易发生控制逻辑错误，对实际排水需求无法精准把握，导致排水泵站在实际的运行过程中工作效率较低、设备故障率较高。在突发洪水险情面前，城市排水泵站难以有效发挥功能，降低了排水效率。
（2）电气自动化控制系统的研究还不够深入。
随着科技的不断进步，越来越多的自动化控制设备被投入生产过程。针对多样化的自动化设备，如何创建有效且统一的管理模式是当前制约我国城市排水泵站电气自动化控制技术应用的主要瓶颈。此外，作为最主要的功能实现单元，目前泵机励磁系统、继电保护系统的开发和应用还处在发展阶段。优化控制模式不仅可以显著延长机械设备的使用寿命，还可以获得突出的节能环保效应。因此，当前亟需针对城市排水泵站的电气自动化控制系统制定统一的技术规范标准。对电气自动化控制系统的功能和参数进行明确，确保城市排水泵站建设的合规性，才能更好的满足城市发展需求。
二、城市排水泵站电气自动化控制技术的设计思路
（1）明确排水泵站的建设需求
不同城市的排水泵站对电气自动化控制技术的应用提出了适应性的需求。我国幅员辽阔，南北地区水资源分布情况有着明显的差异，而且不同城市所处气候带的降水特性不同，每座城市的排水工程都有着一定的差异。因此在实际的电气自动化控制技术设计前，勘测人员应对城市排水泵站的日常工作进行监控，测量并记录日均处理水资源总量、泵机性能参数、水位变化规律等数据，依据相关数据开展排水泵站电气自动化的系统设计。设计应在满足实际排水需求的前提下对泵站电气自动化控制系统进行优化，制定合理的励磁控制策略，对电机的运行模式和运行时间段进行科学设置，提升城市排水泵站的实际工作效率和能源利用效率。
（2）制定并完善城市排水泵站的电气自动化控制系统设计规范
在城市排水泵站电气化控制系统设计过程中，由于缺乏具有较强统一指导意义的设计规范，在一定程度上导致城市排水泵站的电气化控制系统建设无章可循，设计人员也无法对照检验排水泵站电气自动化控制系统的功能是否齐备。
以800KW的泵站立式同步设备为例，不但需要设置符合检测精度和实际需求的温度传感器，而且需要对励磁电流等关键参数制定合理的检测方法，并通过相应的数据处理系统进行规范化的数据呈现，充分满足电气自动化控制系统对多种反馈信号同步采集与数据流转的需求。
（3）应用模块化的电气自动化控制系统设计思路
模块化的设计思路在计算机网络技术的应用中有着较为广泛的体现，通过对不同模块进行单独的功能定义和构建，并将模块化系统的数据进行统一处理，在一定程度上降低了系统检修与维护的故障定位难度，极大的提升了电气自动化控制系统的实用性。由于城市排水泵站建设初期的原材料供应问题或施工技术问题，不同排水泵站的设备设施都存在一定的差别。当前我国的城市排水泵站电气自动化控制要想应用模块化设计思路还存在较大的难度。虽然根据现有设备实现电气自动化控制的模块化设计依然存在明显的设备局限，但可通过现代化技术改造等方式进行优化。
应用模块化的城市排水泵站电气自动化控制技术将分别建立泵站监控层网络模块、泵站机组LCU模块、泵站防洪LCU模块等模块，各个模块之间并无直接的数据交换，统一由排水泵站综合系统平台进行调配。在这样的系统架构下，泵站设备的控制将充分体现整体性和灵活性，弥补城市排水泵站的功能提升需求，实现对有限资源的充分利用，降低排水泵站电气自动化控制系统的建设成本。
三、电气自动化控制系统在城市排水泵站中的应用
（1）明确排水泵站自动化控制系统的执行策略
为了进一步优化城市排水泵站的工作模式，应充分结合实际的控制程序标准，选择满足实际排水需求的自动化控制系统。在实际的工程建设中，施工人员多采用主机操控通信协议设备的自动化控制方式，通过监控主机这一电气自动化控制系统的中枢神经控制系统，实现对多种传感器信息的收集和处理，并向下级泵机发送指令完成对设备的控制。这种控制逻辑对相关设备间的通讯协议有着较为明确的统一性要求，应在成本管控的前提下尽量满足控制系统的实际数据传输需求。
（2）应用PLC技术进行排水泵站自动化控制系统的结构划分
PLC技术也被称为单片机技术，在工业控制领域有着极为广泛的应用。在城市排水泵站的电气自动化控制系统建设中，PLC技术以通信协议为分界点将自动化控制系统进行结构划分，其中作为最具重要性的层次之一，监控层将单片机与以太网络进行有效的联络，极大地增强了城市排水泵站设备运行的安全性和可靠性。
（3）远方数据操控执行模式
为了使城市排水泵站电气自动化控制系统的维护更加方便，主机操控RTU执行模式对城市泵站设备的开关量、模拟量数据交换程度给予了充分保护，并借助强大的通信能力实现了网络对PLC的控制。不过RTU执行模式对硬件设备的要求较高，整体工程建设的资金成本较大，需要建设单位依据实际情况量力而行。
结束语：城市排水泵站肩负着重要的城市排水责任，是非常重要的基础建设工程之一。开展城市排水泵站的电气自动化控制系统建设将显著地提升泵站的工作效率和设备运行可靠性，为城市排水泵站的现代化发展提供有力的技术支撑。本文从城市排水泵站的电气自动化控制重要性入手，详细介绍了系统设计思路，并对其应用方法做出说明，供相关从业人员参考。
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