淺析硫酸管道流量計在汙水泵站自控係統（tǒng）運用

摘要：甌海三溪片共有四座汙水提升泵站，由於建成年份都在移交排水公（gōng）司之前，當時移交情況就是各個泵站（zhàn）缺少自控係統，每個泵站沒有保持很好的水位運行區間，也很難有一些運行數據的反饋，因此，根據當時這四個泵站的設備現狀，我們逐步對各個泵（bèng）站進行自（zì）控（kòng）改造，增加PLC 櫃、水泵控製櫃等設備，實現每個泵站的自動化運行，又達到數據（jù）監測，設備監控的效果。
1 當（dāng）時狀況
甌海三溪片四座汙水提（tí）升泵站，梅嶼泵站、任橋泵站、新橋（qiáo）泵站、高翔泵站，分別建成年代為 1 9 9 9 年（nián）、1 9 9 9 年、2000 年、2004 年。2010 年被溫州市（shì）排水有限公司接（jiē）收，有排水公司統一負責運行管理。當時移交這些（xiē）泵（bèng）站時，四個泵站都（dōu）沒有自控（kòng），水位的控（kòng）製依靠每個泵站的四路水位（wèi）控（kòng）製箱（xiāng）運行，靠一個（gè）投入式液位來反饋（kuì）信號。這就帶來一個一連串的問題：梅（méi）嶼泵站（zhàn）有（yǒu） 5 號泵坑（kēng），雖然當時沒安裝，但後續安裝好後無法被控製；四路水位控製箱每一（yī）路的簡易程序隻能（néng）控製水泵啟停一次，下一次必定（dìng）是啟停另（lìng）一台水泵，如果需要強製性開啟兩台水泵，必須要手（shǒu）動，而且水位的設定（dìng）過程複雜；投入式的液位儀探頭容易被（bèi）汙水池（chí）底的汙泥包裹，影（yǐng）響傳感器的準確度，而如（rú）果把液位探頭（tóu）固定懸於水中，就很難進行絕對標高（gāo）的參照（zhào）。而其他設備如攔渣（zhā）除汙機、電動啟閉機（jī）都（dōu）沒（méi）有自動運行的硬件控製。為保證（zhèng）這四座泵站功能的安全可靠運行，降低運行人員的勞動強度，亟需進行自動化改造。
2 改造內容
2.1 新橋泵（bèng）站的改造內容
考慮（lǜ）當時要拿一個泵站作為（wéi）一期改造試點，要（yào）主要（yào）工藝設（shè）備（bèi）穩定，又影響較小，我們（men）先將新橋泵站作為自動化改造的試點泵（bèng）站。
2.2 改（gǎi）造（zào）要求：
① 由於當（dāng）時我們（men）對 PLC 的市場的了解，又鑒於（yú）自來水廠廣泛應（yīng）用 AB 公司的 PLC, 我們也采用了AB的L33R1756 係列 CPU 及（jí）配套模塊作為 PLC 的基礎硬（yìng）件。
② 新（xīn）橋泵站的 PLC 站采（cǎi）用（yòng）雙 CPU 冗餘的結構。
③ 對老的水泵控製櫃進行更新，每一個水泵的控製回路上配置了電機的保護軟啟動器，不僅使電路更穩定運行，減少水錘效應，更由於軟啟動器自帶的電流監測功能，隻要在 PLC 櫃內配置好通（tōng）訊模塊（kuài），就可以實現將水泵電機（jī）的運行狀況反映在（zài）自控係統當中。水泵控製設置兩種可切換（huàn）模式：遠程（chéng）手動啟停 / 程序控製自動運行。
④ 在格柵機前配置總的進水池超聲波液（yè）位計，在（zài）兩個（gè）泵池內（nèi）各（gè）配置一台超聲波液位計，保留原來的投入式液位計（jì），但拆掉控（kòng）製（zhì）線路，作為水位參（cān）考用。
⑤ 格柵機的邏輯（jí）控製改造：將格（gé）柵機從（cóng）人（rén）工（gōng）啟停改為在 PLC 程序設計上用時間和格柵前（qián）後水位高差來控（kòng）製。如果格柵機前垃圾較多，那麽 PLC 會自動判斷格柵機前後的液位差（chà）是否達到限（xiàn）定值，然後啟動運行（這種情況較少）。還有（yǒu）一種就是根據時間（jiān），在一個小時或數個小時內連續運（yùn）行一段世間，再自動停止。
⑥ 在出水總管上新裝一台 E+H 硫酸管道流量計，和超聲波液位計，硫酸管道流量計（jì）主要用（yòng）於測量封閉管道中的導電液體和漿液中的體積流量。原理是基於法拉*電磁感應定律，硫酸管道流量計（jì）由傳感器和轉換器組成，傳感器在就地，變送（sòng）器就裝在PLC 櫃邊上。由於從傳感（gǎn）器到變送器的信號是 4-20mA 的信號，所以我們特別留意信號幹擾和衰減的（de）問題，要求信號線（xiàn）必須是原裝的帶屏蔽層的抗幹擾（rǎo）信號線。
⑦ 可視化人（rén）機界麵和上位機監（jiān）控：通過 PLC 增加的以太網（wǎng）模塊，將人機界麵（觸摸屏）和（hé）上位機（工控機（jī））組網。上位機（jī）功能和 PLC 櫃上的人機界麵內（nèi）容一致，且有同等操（cāo）作權限。
在人機界麵上能看到運行事實情況，達到如下效果：
機泵（bèng）和格柵機運行電流（liú）   上位機   可視
流量和液位數據   上位機   可（kě）視
機泵、格柵機   上位機   可視 / 可控
然後通（tōng）過邏輯設計，將各台水泵編號（hào），以運行時間*短的水泵優先啟動，依次類推。如果（guǒ）啟（qǐ）動（dòng）後無反饋的，係統自動判定（dìng）跳過，啟動下一台（tái）。
2.3 小結
在 2 0 1 4 年完成新橋泵站（zhàn）的改造後，P L C 係統一直穩定（dìng）運行，不僅使整個運行水位區間（jiān）合理，也因為有了流量，使得水泵的（de）運（yùn）行狀況（kuàng）有了更直觀的判（pàn）斷依據。但是（shì）這些都隻是實現了一（yī）個泵站自控*基本的功能。新橋（qiáo）泵站的自控改造，隻是實現了一部分的自動控製和數據反饋功能，但是仍有（yǒu）一些數據比較重要，比如總的電能的用量分析、各台水泵的能耗分析、軟啟動器的故障（zhàng）信號反饋、直觀的泵站水位曲（qǔ）線、瞬時流量曲線、各水泵的運行電流曲線等（děng）。因為一個單一泵站，其實它的邏輯控製部分比較簡（jiǎn）單，*重要的（de）部分是（shì）能夠通（tōng）過對設備運行情況的多方位監視，讓（ràng）這個泵站的運行更直觀。
2.4 對高翔泵站、任橋泵站的改造
2.4.1 硬件方麵的要求
① PLC 仍采用 AB 公司的 PLC 模塊（kuài），但出於對品*的信任，這兩個泵站不再設（shè）置冗餘，所以 CPU 模塊選用了L33R1769係列；
② 增加DI、DO模塊，增（zēng）加Moubus通訊模塊，AI模塊保持不（bú）變；
③ 在水泵控製（zhì）櫃的上一級配電，增加一個帶 RS485 通訊的多功能電表。多功能（néng）電表可以反饋有功、無功、電（diàn）流、電壓、總做功等數據；
④ 水泵控製櫃上（shàng）配置 ABB 公（gōng）司*新信（xìn）號軟啟動器（qì） PSTX 係列，該軟啟動器不僅本身對電機的保護功（gōng）能強大，自帶過載機電保護，而且內置旁路，就可以取消熱繼電器和（hé）交流接觸器，可以節省控製櫃內空間（jiān），而且集成了（le） Modbus RTU用於監測和控（kòng）製，方便我們接下來（lái）的改造。
2.5 信息層的調整
在控製程序上，除了任橋泵站為幹式（shì）泵站，水泵前後的閘閥都需要能夠從遠程啟停外，水泵還是要在 PLC上設置兩種模式：遠程手動啟停 / 程（chéng）序（xù）控製自動運行。其他的設備控製邏（luó）輯方式都幾乎與新橋一樣。在（zài）人機界麵（miàn）這一塊（kuài），在觸摸屏上，因為顯示內容有限，隻（zhī）能反映整體設備所（suǒ）處的狀態。但在上位機上，除了（le）運行工藝，還增加了以下幾個獨立的可視單元：電能質量分析、設（shè）備（bèi）故障報警、曆史數據查詢、單日運行報表的查詢等功能。
2.6 梅嶼泵站的改造
由於梅嶼泵站的重要性，繼續配置 PLC 冗（rǒng）餘，且要考慮泵站設備*多，相應（yīng）的 DI、DO、AI 模塊（kuài）也（yě）要增加。設備上，控製櫃的（de）改造和流量計（jì）、超聲波液位的安裝（zhuāng）都已（yǐ）完成，且（qiě）預留了線路（lù）。但在改造的後期，我們借鑒了其他地區水務公司的做法，在每個泵站配置煙霧感應報警和溫濕度器（數字型），並接入 PLC，不用參與邏輯控製，隻要能在人機界麵上體現。
3 總（zǒng）結和思考
當四個泵站的自控改（gǎi）造（zào）基本完成時，其實我（wǒ）們（men）對排水自控領域的初步探索，從硬件的選型和（hé）邏（luó）輯控製的調試，隻是走出了一小步，有些內容，我們還需（xū）要深入和細化。而建（jiàn）立真（zhēn）正智慧排水（shuǐ），還需要更多的嚐（cháng）試（shì），包括建立（lì）獨立的水位分析，與自控數據（jù）進（jìn）行比對，遠程調取泵站運（yùn）行情況，在手機終端可以查看記錄（lù），幾個泵站建立聯（lián）係，根據總提升泵站的情況，智能調節上遊提升量，都將是（shì）我（wǒ）們的下一個課題。

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