- 城市泵站的分類
從應(yīng)用場景劃分，城市泵站可以分為三大類：排水泵站、污水泵站和供水泵站，排水泵站主要用以排水、排澇的泵站；污水泵站用來輸送生活廢水；而供水泵站主要用于城市生活供水。這三類泵站對于城市運轉(zhuǎn)都必不可少，如何讓泵站高效、安全、低耗運行是管理者首先需要關(guān)注的問題。泵站管理平臺通過現(xiàn)場監(jiān)測控制傳感器、邊緣計算、云平臺結(jié)合本地PLC為城市泵站的管理提供解決方案。
- 城市排水泵站的電氣設(shè)計
根據(jù)DJG 08-22-2018《城鎮(zhèn)排水泵站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，排水泵站根據(jù)功率需求和當(dāng)?shù)毓╇姉l件，一般采用35kV或10kV供電。城市排水泵站負(fù)荷等級為二級負(fù)荷，重要地區(qū)的泵站應(yīng)按照一級負(fù)荷設(shè)計。二級負(fù)荷的泵站一般需要有兩路電源互為備用或一路常用一路備用；一級負(fù)荷的泵站需要有兩路獨立的電源，一路電源故障時另外一路電源可以不受影響?yīng)毩⒐╇姡厥馇闆r下還需要設(shè)置自備電源。以一個排水泵站為例，設(shè)置3臺10kV高壓異步電動機和2臺0.4kV異步電動機，平時2臺0.4kV異步電機運行即可滿足排澇要求，在汛期*大可以5臺電機同時運行，見圖1。
10kV母線采用單母分段接線，0.4kV母線采用單母線或單母分段接線。為了減小電機啟動對系統(tǒng)造成的沖擊，功率較大的電機采用軟啟動器啟動。10kV電動機無功補償采用就地補償機制，并確保補償后功率因數(shù)為0.95左右；0.4kV電動機采用集中式無功補償，補償后功率因數(shù)不低于0.9。
圖1 中小型排水泵站電氣接線示意圖
- 泵站的電氣自動化二次設(shè)計
3.1 泵站電氣設(shè)備的自動控制、測量、保護、監(jiān)視、通訊方面。其內(nèi)容包括：泵站高壓送、變電系統(tǒng)；泵站0.4kV配電系統(tǒng)；泵站直流系統(tǒng)；電機的綜合保護系統(tǒng)。泵站的保護測控裝置配置如圖2所示。所有裝置均具備通訊接口，可通過智能網(wǎng)關(guān)接入本地監(jiān)控系統(tǒng)或者區(qū)域泵站管理平臺，智能網(wǎng)關(guān)具備邊緣計算和邏輯控制功能，可根據(jù)現(xiàn)場運行工況進(jìn)行自動控制。
圖2 泵站保護測控裝置配置圖
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名稱 |
圖片 |
型號 |
功能 |
應(yīng)用 |
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微機保護裝置 |
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AM6 |
提供35kV和10kV線路、變壓器、電動機、電容器、母聯(lián)保護備自投 |
保護測控裝置 |
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多功能綜合測量儀表 |
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APM520 |
三相電流、線電壓/三相相電壓、雙方向有功/無功功率、雙方向有功/無功電能、功率因數(shù)、頻率、諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計，RS485/Modbus-RTU接口 |
高低壓回路電氣參數(shù)測量 |
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電動機測控裝置 |
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ARD3M |
適用于額定電壓至 660V 的低壓電動機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。（過流、欠流）、電壓的（過壓、欠壓）及斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時、繞組老化予以報警或保護控制。 |
低壓電動機保護控制 |
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抗晃電裝置 |
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ARD-KHD |
電壓短暫失壓時防止接觸器脫扣，電壓恢復(fù)后不間斷運行，避免系統(tǒng)受到?jīng)_擊。 |
抗晃電 |
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無功補償控制器 |
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ARC |
根據(jù)目標(biāo)功率因數(shù)投切電容器實現(xiàn)無功補償 |
無功補償控制 |
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無線測溫傳感器 |
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ATE400 |
監(jiān)測35kV及以下電壓等級配電系統(tǒng)母排、線纜連接點溫度和溫升預(yù)警。 |
適用于35kV及以下電壓等級開關(guān)柜母排、斷路器、電纜接頭等接點溫度監(jiān)測 |
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無線測溫接收器 |
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ATC600 |
接收無線測溫傳感器數(shù)據(jù)并通過RS485上傳。 |
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智能網(wǎng)關(guān) |
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ANet-2E4SM |
邊緣計算網(wǎng)關(guān)，嵌入式linux系統(tǒng)，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議，支持邏輯判斷和控制。 |
數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和邏輯判斷 |
表1 泵站保護測控裝置選型
3.2泵站及重要輔機系統(tǒng)的自動控制、測量、監(jiān)視、通訊方面。其內(nèi)容包括：為主機配套的油系統(tǒng)的控制（例如：水泵葉片調(diào)節(jié)壓力油系統(tǒng)、快速閘門液（油）壓操作系統(tǒng)、油系統(tǒng)、齒輪箱冷卻油系統(tǒng)等）；為主機配套的氣系統(tǒng)的控制（為真空破壞閥（虹吸式泵站）所配的低壓氣系統(tǒng)、為水泵葉片調(diào)節(jié)配套的壓力油及其它氣動工具用的中壓儲能氣系統(tǒng)）；泵站水系統(tǒng)（為主機組配套的冷卻水系統(tǒng)、泵站排水系統(tǒng)和消防用水系統(tǒng)等）。
3.3 各種非電量的自動測量、監(jiān)視、通訊方面。其內(nèi)容如下：水工安全方面的位移、沉降、揚壓力、應(yīng)力等各種監(jiān)測；水文、水位、水情、水量、水質(zhì)等各種監(jiān)測；各種溫度、濕度的監(jiān)測；絕緣監(jiān)測；各閘門開度、荷重等監(jiān)測。
這些信號均為模擬量和開關(guān)量形式輸出，采集信號為4-20mA模擬量信號和開關(guān)量信號，這些信號主要PLC裝置采集并進(jìn)行相應(yīng)的告警和控制，數(shù)據(jù)可上傳泵站管理平臺。
為了提高可靠性，4-20mA或者0-5V模擬量信號需要增加信號隔離裝置來實現(xiàn)限壓、限流、隔離等措施，增加系統(tǒng)的抗干擾能力。
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名稱 |
圖片 |
型號 |
功能 |
應(yīng)用 |
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隔離式安全柵 |
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BM200 |
采用了限壓、限流、隔離等措施，防止危險能量從本安端子進(jìn)入危險現(xiàn)場，提高系統(tǒng)的本安防爆性能，增加了系統(tǒng)的抗干擾能力。輸入4-20mA、0-5V、PT100/0-10kΩ等信號，輸出4-20mA、0-5V等信號。 |
模擬量信號安全隔離 |
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信號隔離器 |
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BM100 |
對電流、電壓等電量參數(shù)或溫度、電阻等非電量參數(shù)進(jìn)行快速測量，經(jīng)隔離轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號輸出。既可以直接與指針表、數(shù)顯表相接，也可以與自控儀表（如PLC）、各種A/D轉(zhuǎn)換器以及計算機系統(tǒng)等設(shè)備配接。 |
信號轉(zhuǎn)換隔離 |
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遙信單元 |
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ARTU100-K8 ARTU100-K16 ARTU100-K32 |
可采集8~32路開關(guān)量，具備SOE事件順序記錄，RS485/Modbus-RTU接口。 |
開關(guān)量采集 |
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遙信遙控單元 |
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ARTU100-KJ8 |
8路開關(guān)量采集和8路繼電器輸出，RS485/Modbus-RTU接口。 |
開關(guān)量采集 繼電器輸出 |
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模擬量采集單元 |
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ARTU100-MA84 |
8路4-20mA/0-5V采集和4路4-20mA/0-5V輸出，RS485/Modbus-RTU接口。 |
模擬量采集輸出 |
表2 泵站信號采集及隔離裝置選型
3.4 泵站應(yīng)設(shè)置正常工作照明和應(yīng)急照明，并滿足各場所照度要求，應(yīng)急照明持續(xù)供電時間應(yīng)不少于30min。
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工作場所 |
工作面名稱 |
規(guī)定照度被照面 |
工作照明(lx) |
應(yīng)急照明(lx) |
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泵房間、格柵間 |
設(shè)備布置和維護地區(qū) |
離地0.8m水平面 |
150 |
10 |
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高低壓配電裝置室 |
設(shè)備布置和維護地區(qū) |
離地0.8m水平面 |
200 |
15 |
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控制室 |
設(shè)備布置和維護地區(qū) |
離地0.8m水平面 |
300 |
30 |
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變壓器室 |
設(shè)備布置和維護地區(qū) |
離地0.8m水平面 |
100 |
15 |
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樓梯 |
離地0.8m水平面 |
50 |
5.0 |
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通道 |
離地0.8m水平面 |
50 |
1.0 |
表3 泵站照明系統(tǒng)要求
安科瑞為泵站提供消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)和智能照明控制系統(tǒng)解決方案。正常工作照明可以采用感應(yīng)控制、定時控制、遠(yuǎn)程控制等控制方式，滿足泵站工作照明要求。應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)提供不少于90min的應(yīng)急照明，采用集中電源供電，確保消防安全。消防應(yīng)急照明和工作照明控制均可接入泵站管理平臺實現(xiàn)集中監(jiān)測和控制。
圖3 泵站消防應(yīng)急照明和工作照明系統(tǒng)
3.5全站的視頻監(jiān)視系統(tǒng)及視頻信息上傳。
- 泵站管理系統(tǒng)
泵站管理平臺由本地保護測控裝置、測量采集儀表、PLC自控裝置、視頻安防、本地控制系統(tǒng)以及區(qū)域泵站管理平臺組成。通過泵站管理平臺可以實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)泵站的數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)測、控制調(diào)節(jié)、能耗分析、事故預(yù)告報警、事件記錄、運維管理等功能，實現(xiàn)泵站無人值守、集中運維管理，提高泵站的運行可靠性。
