水泵系统

关键词： 环境友好 资源节约型 科技 建设

水泵系统（精选十篇）

水泵系统 篇1

一、传感器介绍

1. 电动阀门。

用于阀门的开启、关闭或调节, 是对阀门实现远控、集控和自控的必不可少的驱动装置, 具有功能全、性能可靠、控制系统先进、体积小、重量轻、使用维护方便等优点。

2. 正负压传感器。

压力变送器对动态和静态压力测量是通用的, 具有卓越的抗腐蚀性、高稳定性和高密度特性。由于它的固有频率和坚固的结构, 使该变送器经得起强烈的冲击和振动。

3. 超声波流量计。

它是以速度差法为原理, 测量圆管内流体流量的仪表, 采用了先进的多脉冲技术、信号数值化处理及纠错技术, 能够有效地抵抗来自变频设备的干扰、电磁场的干扰和系统流态的干扰, 可安装在煤矿井下等危险的场合。

4. 投入式液位计。

投入式液位传感器选用进口不锈钢隔离膜片敏感元件, 将芯片装入不锈钢壳体内, 采用特制的防水通气电缆将信号引出, 传感头投入被测液体内, 电缆接入仪表盒。由于采用特制的防水通气电缆, 使感压膜片的背压腔与大气良好相通, 测量液位不受外界大气压的影响, 测量准确, 稳定性好, 并具有优良的密封和防腐性能, 可直接投入水、油等液体 (包括腐蚀性液体) 中长期使用。

5. 非接触式液位计。集传感器和电子单元于一体的超声波液位计, 能有效地测量敞开或密封容器中的液位。

二、监测功能

安全的控制离不开周密的监测, 矿用水泵自动控制监测信号为设备的控制提供了可靠的保障, 控制系统在井下泵房集控室设PLC集中控制站, 采集各种信号, 按照工艺流程控制各台水泵及相应的电动闸阀, 显示各种工作状态。整个集中控制系统由PLC集控及监控部分、现场设备两大部分组成。主要监测的信号有如下几种。

1. 被动反馈类。

有高压开关提供的各主水泵、潜水泵的开停信号, 电机电压、电流信号, 真空泵的开停信号, 各电动闸阀的开关位置和开关过位信号, 各个电动球阀的开关到位信号。

2. 主动监视类 (传感器监测类) 。

(1) 排水管路的流量。采用独立屏显的隔爆超声波流量传感器监测误差小于2%, 安装方便, 不破坏排水管壁。

(2) 水仓的水位信号。采用超声波或压膜水位传感器监测, 能随时显示水仓水位的具体高度, 精确到5mm传到PLC, 同时在触摸屏和地面上位机显示。

(3) 泵体内的真空度。采用绝压传感器监测泵体内部的真空度, 将数据传到PLC内, 此数据为启动水泵的重要依据。

(4) 排水口压力。采用正压传感器监测泵出口压力达到因海拔高度差别压力后, 方可开启排水阀进行排水, 在泵运行过程中压力过低为故障停泵的依据之一。

(5) 射流系统管路压力。如果排真空系统为水流的方式, 在引流管增装一个正压传感器以监测管内的水压。

(6) 电机绕组预埋及电机轴承温度。电机预埋的温度传感器数据将采集到PLC内进行温度监测, 在温度过高时, 成为故障停泵的依据之一, 并在操纵台上实施仪表和触摸屏双显示方案。

三、控制方式

本着水位优先的原则实现各个水泵的自动控制, 当水位达到高位或不在低位而处在用电低谷时间内, 将自动启动运行泵;当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内将自动停泵。当水位达到上限水位时, 自动启动运行泵及备用泵, 直到水位低于高位时停止备用泵只运行运行泵, 当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内, 自动停泵。

1. 手动控制功能。根据实际需要也可以从自动控制方式切换到手动控制方式。此方式下操作人员在操作台上人工手动控制。

2. 单机自动控制。地面监控主机将工作方式切换到单机自动时, 可在地面监控主机上单独控制系统中的各设备。

3. 就地手动控制。

各设备工作方式打到就地位置时, 可直接在开关上或设备附近的检修就地控制箱上人工手动控制。此方式主要用于设备检修。

四、工作环节

监控装置可分六个环节:排真空环节、闸阀操纵环节、水位自动监控环节、参数传输环节、故障保护环节和电机的自动控制环节。

1. 排真空环节。

水泵只有在其叶轮淹没于水中的情况下, 泵体内部才能形成必要的真空度实现正常供水。如果真空度不够, 泵内有空气存在, 将会造成不上水或转动部件烧坏等故障, 因此, 启动前的排真空是水泵工作的重要操作项目之一, 本方案采用射流阀抽真空。由高精度真空传感器检测真空度, 压力、流量作为监测真空度的后备。

2. 闸阀操纵环节。

为了减小启动功率, 水泵操作规程规定离心式水泵一定要关闭出水阀启动, 而当水泵停车时, 为了避免水锤事故, 必须先关闭闸阀, 缓慢减小流速, 最后停车。

当泵体内充满水后, 以启动和停止1号泵为例, 其过程如下:启动时, 先启动1号电机, 然后打开相应电动阀 (以“轮换工作”原理, 根据上次所用的管路, 此次换另一趟管路) , 停止时, 先关电动阀, 最后停1号电机。

3. 水位自动监控环节。

水位自动监控环节的任务是根据水位的高低自动准确发出开、停水泵命令。水位传感器的可靠性和准确性直接影响整个控制系统。为此选用超声波传感器, 它具有高精度、非接触式、非机械式、维护方便、安装容易、标定简单等许多优点。

矿井水泵自动化控制系统分析 篇2

摘要：对井下水泵的控制系统进行分析，并探讨了排水系统的构成，从硬件以及软件等部分对井下水泵自动控制系统进行分析，并总结了该系统在井下的应用效果，结果表明，设计的基于PLC的水泵自动化控制系统具有稳定性高、操作控制简单，功能齐全等优点，并可以降低井下工作人员劳动强度，提升矿井自动化水平。

关键词：水泵；排水；控制系统；PLC

在井下煤炭进行回采的过程中，井下涌出的水需要利用水泵及时、高效率的排出到地面，以保证煤矿井下能够安全的进行生产。水泵是整个井下排水系统的核心部件，若排水系统中的水泵出现故障则会给矿井排水工作造成严重影响，严重时可能会造成淹井事故，带来严重的财产损失，因此，保证井下水泵系统的安全高效运行至关重要。基于此，笔者在PLC的基础上，对煤矿井下的水泵自动化控制系统进行设计研究，并对设计的系统进行了现场实验，结果表明，系统可以高效平稳的运行，保证了井下排水系统的安全，可靠。

1.控制系统分析

随着科学技术的向前发现，PLC控制程序已经替代了原有的继电器控制方式，成为现阶段直流使用方式，在对PLC系统进行开发时，需要选择安全、可靠、能够配备的电气元件，并能够适应井下复杂、恶劣的环境条件。严格按照矿山有关标准对元件进行选型，并在设计之初就应充分考虑到井下存在的各种难题，这样才能使得系统可靠，稳定。在对系统进行设计时，需要根据矿井的实际需求，完善采用的PLC硬件以及软件，并能实现自动调整工作状态的目的。在设计的系统中需要实现对水位的自动监测。

2.井下排水系统组成

矿井井下中央水泵房中布置5台离心泵，其中2台水泵工作，2台水泵备用，1台水泵用作检修，与井下的水泵房中水泵相连接的排水管路共有3条，每一台水泵都与两条排水管路进行连接，当一条排出管路出现故障时，另外一条排水管路可以及时的进行替换。井下水泵工作流程为：当井下水位超过一定高度时，与射流泵连接到一起的电磁阀开启，此时射流泵开始向水泵中进行注水，离心水泵入口处的真空度压力值达到设备启动状态的设定的阈值时，驱动水泵的电机开始启动，当水泵出口处的压力值达到设定值时，水泵出口的电动阀开启，开始向排出管路中进行排水。当排水水泵停机时，需要先将出口处的电动阀进行关闭，最后再关闭水泵的电机。

3.系统运行特点

当系统中的组成部件（水泵、阀门或者排水管路）出现故障时，自动控制系统会发出报警信号，同时自动向系统切换至另外不受到影响的管路。同时设计的系统可以实现自动的错开用电高峰期，在用电的低谷段以及平段内运行，水泵运行后将水仓内的水通过排水系统排出后，当水位下降到设计时的低位时，水仓可以腾出较大的空间，这样可以尽量做到避开井下用电的高峰段，同时也可以节省一定的电量。设计的自动控制系统具有手动控制，半手动控制以及全自动控制等三种控制方式，当对设备进行检修或者进行试车时可以采用手动控制方式，通过设置在水泵房中的控制柜来实现对系统进行手动控制；选择半自动控制方式时，井下的工作人员选择哪几台水泵处于工作状态，并由PLC控制器来选择设备的开启或者关闭。选择全自动控制方式时，PLC控制系统可以接收到井下布置的各种传感器的信息，并通过预先设定的程序完成对水泵的自动控制运行，这个过程不需要人工进行参与。在系统中布置的上位机采用的是动态软件，以便达到对水泵及附属的其他设备的监控作用，对井下水仓内的水位，排水系统中的流量、压力、轴承温度、驱动装置的电流、电压等参数进行显现，并提供各类信息的存储，故障提升以及事故报警等功能，同时还可以实现对各类数据报表的打印，历史数据的查询，报表的统计工作等。

4.系统硬件

系统的PLC采用西门子生产的S7-300系列，CPU模块是314，选用PS307电池模块，选用4块型号为SM321的数字量输入模块；1块16×220v，AC的继电器，1块32×24v，DC开关模块，5块型号为SM331的模拟量输入模块；通信信息处理模块1块，型号为CP340。在井下水泵房内安装各种类似的传感器，达到对设备运行状态的实时在线监控，水泵房内的5台水泵均配备YD2010型智能电力参数监控设备，对电机的电量参数进行监控，相关数据传输到PLC控制器中，控制器的CPU对输入数据进行计算，并综合判断。井下水仓水位传感器采用的`是型号为CYB31的液位变送传感器；对水泵压力进行测量的是压力变送器型号为CYA602；采用ZDY-I型真空计对真空度进行测量，该型号的真空计稳定性好，测量精度高，响应速度快，并可以在井下的复杂环境中应用。对电机轴承温度进行测量的温度传感器采型号为WZPD。

5.系统软件设计

（1）系统软件的操控方式如图1所示。（2）井下水泵房设备的自动开启与关停。通过对启动井下水泵数量程序，以及水泵工作模式轮换程度，就可以知道井下正在运转，处于工作状态的是具体哪个编号的水泵，并自动对水泵的工作状态进行检查，当满足水泵开机条件时，系统自动开启水泵运行。并避开井下用电的高峰时段，选择用电平稳或者底谷段，为了节省设备用电，在井下用电高峰结束前只需要保持井下水位不超过设计的最高水位值即可。（3）工作状态自动切换。在井下水泵房中每个水泵中都安装两个数据存储设备，用以对设备的运行时间以及设备的运行次数进行记录，当启动井下水泵时，系统会根据相关数据自动判断运行时间最短且稳定性最高的水泵进行工作，当两台水泵的工作时间比较接近时，且工作时间都是最少的，系统会根据水泵的运送次数进行判断，选择运行次数最少的水泵作为优先启动的设备。当系统中的某台水泵启动时，系统会根据与水泵相连的两条管路中运行工作最短的一条，若两条管路运行时间较为接近，则选择运行次数最少的管路。

6.总结

在煤矿井下采用设计的自动控制系统，运行结果表明：该系统具有操作控制简单，功能齐全，维修管理较为简便的特点，系统能够保持长时间的平稳稳定。与以往采用的系统相比，能节省大量的人力，降低井下工作人员的劳动强度，并提高了矿井的自动化水平。

参考文献

[1]张耀军.矿井主排水泵自动化控制系统的研究思路探索[J].硅谷,2014,7(17):61+77.

水泵系统 篇3

关键词：动力机功率；水利工程；水利系统；灌溉系统；额定转速；配套转速；水泵

中图分类号：S232.9 文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-09-0256-1

在灌溉系统工作中首先遇到的问题是要选择合适的水泵。在水泵的选择中，其性能、设计流程、设计扬程以及水泵的选型都是十分重要的，然而最为重要的是其动力系统的配套，对此，本文对动力机功率和配套转速的确定进行了分析研究。

1 动力机功率的确定

所选定的水泵需要多在功率的动力机械去配套，通常在选择水泵型号时，可同时在水泵规格性能相关的表中查到，按表中规定直接选配动力机就可以了。但是，有时水泵机组的工作条件有变化，动力机的类型及传动方式也有变化，以及其他因素的变化等，造成规格性能表中规定的配套功率可能与实际需要的配套功率相距甚远。如果大功率拖小水泵不但设备投资大，而且使用中长期多耗油、电，将造成很大的浪费；如果动力机功率改小了就很可能长期超负荷甚至于拖不动，影响机械使用寿命，严重时可能会发生烧坏电动机等重大事故。所以，动力机功率大小必须与所选定的水泵配套。通常动力机配套功率的计算公式按照如下的标准进行：P配=KP轴/η传。公式中：P配表示动力机的配套功率，单位为KW；P轴表示水泵的轴功率，单位为KW；K表示功率储备系数；η传表示传动效率，用%表示。功率储备系数K的功用，是考虑水泵在运行中可能发生意外的超负荷现象，避免动力机熄火或烧坏。在一般情况下，配套用大功率的动力机采用的储备系数小一些，配用小功率动力机采用的储备系数大一些。储备系数的值，可在有关手册中选取。传动效率η传的大小与传动方式有关。采用联轴器直接传动时η传为0.95～0.985，采用平带传动时η传为0.85～0.95。

2 配套转速的确定

采用V带传动时每台选定的水泵，都有它自己的额定转速。水泵只有在这个转速下工件，才能最好地发挥其性能，因此所选动力机的转速以及传动方式必须满足水泵对转速的要求。所谓配套转速，是指动力机按它的额定转速运转时，被拖动的水泵也必须在它的额定转速下运转。因此，需要根据动力机类型、性能以及传动方式来处理好水泵和动力机转速的配套关系。

一般原则是若采用电动机作为配套动力，应尽量选择额定转速与水泵额定转速相一致的电动机，并采用传动效率比率高的联轴器进行直接传动。若选用柴油机作为配套动力，或选用电动机的额定转速与水泵的额定转速不一致时，就需要采用带传动装置进行间接传动。采用带传动时，动力机的额定转速与水泵的额定转速可以不一致。但它们之间必须满足动力机和水泵的转速之比（速比）与动力机和水泵带轮直径之比成反比的关系。

3 水泵在灌溉结束后的技术保养

毫无疑问，任何一个机械在使用完毕后，其保养是必不可少的。水泵在灌溉使用前和使用后都要注意这方面的事项。

3.1 遵守水泵技术保养规程

水泵的技术保养规程是根据水泵在使用过程中的零部件技术变化发展情况以及水泵的适应情况而拟定的规程，因此其规程对于所有的水泵使用具有指导意义。操作人员在操作过程中，如果能够认真遵守水泵技术保养使用的规程，认真做好水泵的技术保养工作，可以更好地减少或减轻水泵零部件技术状况恶化的速率，延长水泵的使用寿命使其能够更好地报务于农业生产和农田水利工程建设，因此，要按时、按项、按照质量和要求进行水泵的技术保养工作。在一般的情况下，不能只图省钱而任意地削减水泵的保养项目，或者任意地拖延水泵的保养周期，以防止水泵的保养不及时而造成严重的故障或者重大事故的发生。

3.2 针对水泵的不同使用情况区别对待

水泵在进行水利工程灌溉时，由于功率不同和性能不同，使用所需要的条件也会有所不同，因此，其技术状态所受到的影响程度当然也会不同。这就要求对于不同和水泵在执行保养规程的时候要区别对待，即根据具体情况进行相应的变动。比如说在干旱地区和夏季天气炎热时要防止内部胶垫被烤化或磨损而使电机空转发生烧坏电机的情况，对电机密封处要及时进行线圈的密封等。在灌溉季节需要进行灌溉时则要注意千万不能让水发生冻结现象，以免影响电机的正常工作和运转。

3.3 注重保养质量

为了保证水泵使用的技术质量，应当努力提高水泵维护保养的技术人员的操作水平和正确的使用方法，并且一定还要充分注意到必要的物质条件进行补充。有些时候在维修时除常规的使用工具外，还必须注意使用水泵专用的技术工具进行维修，必要的时候，对于一些技术操作要求比较高的复杂操作或者是复杂的技术维修与调整，应当聘请专业人士或者送归厂家进行维修。

3.4 提高水泵的使用操作水平

实践经验证明，水泵技术保养的好坏，关键在于技术操作的问题上。而能否在技术过程中对于水泵进行正确的使用与操作是保证水泵进行技术保养质量好与坏的前提和基础。因此，一是要对水泵定时进行外部和内部的清洗。外部清洗主要是擦拭的方法，防止其有灰尘和水而影响到水泵的正常使用，而且，如果水和灰尘长期得不到清洗会使水泵生锈或者使用时散熱不好而发生故障。内部清洗主要是对水泵进行拆卸上润滑油以保证水泵的润滑作用，避免影响到正常工作。除此之外还要注意定期对水泵进行紧固，防止机器连接部位出现松动现象，从而使机器结构动力和受力不均匀。因此在维修过程中也要充分注意连接部件的正确紧固。

参考文献

[1] 肖兴宇主编.农业机械使用与维护.北京：中国农业大学出版社，2009.

[2] 尹安东，张维标.农用排灌机械使用与维护.合肥：安徽科学技术出版社，2004.

[3] 李自华.农业机械学（上、下册）.北京：中国农业出版社，2001.

循环水泵导轴承冷却系统优化 篇4

循环水泵是热力发电厂循环水系统中最主要的设备, 其运行的安全稳定与否关系到整个机组的安全性。浙江大唐乌沙山发电厂一期4*600MW机组循泵采用由长沙水泵厂出厂的88LKXB-19型立式单级单吸导叶式、内体可抽出式斜流泵。自2006年投入运行以来由于振动大、泵内有异音多次解体检查, 发现该循泵在运行不到一个检修周期后, 导轴承赛龙体存在较为严重的磨损甚至是融化现象, 导轴承与轴之间配合间隙已经严重超标, 致使循泵振动增大, 危及机组安全运行。为此, 迫切需要对循环水泵导轴承冷却系统进行优化。

2 原冷却方式及存在的问题

循环水泵轴系由3~4根轴通过套筒联轴器联接在一起组成, 轴系全部套装在内接管内, 在每根轴上都装有赛龙体导轴承, 其结构图如图1所示。循环水泵在旋转过程中泵轴与导轴承之间存在高速摩擦, 所产生的热量更加剧了赛龙体的磨损。循泵原来采用自冷却方式, 即在内接管上打有某一直径的若干圆孔, 循泵内经叶轮做功后的循环水通过圆孔进入内接管内对导轴承进行冷却及润滑。采用自冷却方式的优点是系统简单, 没有附加设备, 但同时也存在比较严重的缺陷:a.在循环水泵启动时, 泵体内并没有水, 导轴承处于干磨状态;b.该厂循环水系统采用开式循环, 冷却介质为海水。当海水处于低潮位时, 位于泵轴最上端的导轴承常处于冷却水供应不足的状态。从现场循泵解体后导轴承的磨损情况可以证实这一点。

3 冷却水系统优化方案

为了解决导轴承原有冷却方式的不足, 强化对导轴承的冷却, 减少动静摩擦对导轴承造成的磨损, 采用如下方案对循环水泵导轴承冷却方式进行优化:a.将循泵内接管上原有进水孔采用补焊方式加堵;b.从循环水泵出口母管处取经循泵做功后的循环水作为新的冷却介质;c.在最上端填料函处间隔120°打某一直径斜通孔, 作为新冷却介质的入口;d.将循泵做下端导轴承赛龙体由直筒型改型为“L”型, 以减少冷却水流失。

3.1 最优系统布置

为精简系统组成, 优化后的冷却水系统可采用单元母管制。根据循泵房内8台循泵布置方位, 将其分成两个单元, 每四台循泵为一个单元, 采用同一套导轴承冷却水系统。冷却水流由填料函处斜通孔进入内接管与泵轴组成的环形空间, 并达到泵轴最下端, 需克服导轴承与轴之间狭小间隙造成的通流阻力等各种阻力。因此, 系统中需设置增压泵为冷却水加压。在循环水泵运行期间, 冷却水系统须不间断地为循泵导轴承提供冷却水, 为此在系统中共加装两台增压泵 (一用一备) 并设置电动门旁路以增加系统的可靠性。为最大程度控制冷却水中杂质含量, 减少硬颗粒物进入导轴承之间对轴及轴承造成磨损, 在泵入口位置布置具有反冲洗功能的滤网, 并通过监控滤网进出口差压, 实时进行滤网反冲洗。

3.2 增压泵选型

在本系统中增压泵选型为离心式管道泵, 其中电机与泵同轴整体出厂, 既减少了现场安装时的工作量, 又避免了对轮不同心度造成的振动。

由于冷却水需有足够的压力才能“穿过”循环水泵做功的循环水达到内接管最下端的导轴承, 故:H=H1+H2+ΔH (1)

式中:H-增压水泵扬程;H1-循环水泵扬程, 15m;H2-循环水泵内水的高度, 10m;ΔH-冷却水沿程损失, 5m。

由式 (1) 可以计算得到增压水泵扬程H为30m。

经过调研, 每台循环水泵的冷却水量应不小于6m3/h才能对循泵导轴承进行充分的冷却, 故增压水泵流量不应小于24m3/h。

3.3 系统控制逻辑

冷却水系统中共布置两台增压泵和一台电动阀门形成三路并列支路, 在系统正常运行期间一台增压泵工作即可满足冷却水流量需求, 当在运行增压泵发生故障停止工作后, 备用增压泵联锁启动;若备用增压泵启动失败, 旁路电动门在5S内自动开启到全开阀位, 始终保持冷却水不间断对循泵导轴承进行冷却。

4 结论

系统改造完成后, 运行情况稳定, 通过对循换水泵导轴承冷却系统的改造, 冷却水充分带走了导轴承与轴摩擦产生的热量, 使得导轴承得到了很好的冷却, 最大程度上防止了导轴承赛龙体融化。同时系统中滤网对冷却水中杂质进行过滤, 减少颗粒物对导轴承及轴的磨损, 延长导轴承的使用寿命, 保证了循环水泵在检修周期内安全稳定运行。

摘要：分析了循环水泵原有导轴承冷却方式的弊端, 并提出了一种新型的导轴承冷却方案, 针对浙江大唐乌沙山发电厂一期4*600MW机组进行了改造, 取得了良好的冷却效果。对于同类机组具有借鉴意义。

关键词：循环水泵,导轴承,冷却系统,优化

参考文献

水泵与水泵站课程设计 篇5

设计时间：

专业：

班级：水

学生姓名：

指导教师：

泵站工艺设计2周给水排水0901、0902、0903班

武汉科技大学给水排水工程系

二○一一年十二月

《水泵与泵站》课程设计大纲

一、课程设计的目的:

1.通过课程设计，使学生的专业理论知识加以系统化，整体化，以便于巩固和

扩大所学的专业知识；

2.培养学生独立分析，解决实际问题的能力；

3.提高设计计算技巧和编写说明书及绘图能力；

4.为适应工作需要打下基础。考虑美观以及便于施工等要求，根据合理方案进行技术经济比较选定泵站布局，结构型式，材料和施工方法等。

二、课程设计的基本要求

根据《水泵与水泵站》教学大纲的要求，在完成本课程基本理论的学习的基

础上，应能独立完成泵站的设计计算，本课程设计要求完成取水泵站的设计计算工作。

三、设计资料

（一）取水泵站工艺设计（学号1,9,11,19，21,29,31,39，41,49，51,59，61,69，同学设计题目，14人）

某自来水厂近期最高用水量为38100m /d, 远期最高用水量为57000m /d,水厂反应沉淀池前的配水井标高为24.00m，水源最低水位标高为10.50m，常年水位标高为12.50m，最高水位标高为14.85m，取水泵站吸水管长25m，取水泵房到净水厂管道长200米泵站建在黄石沈家营，试设计该取水泵站 原水水质符合生活饮用水水源规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管从取水头部取水，取水头部采用菱形箱式取水头部。泵房底板厚度取1.8m。

（二）取水泵站工艺设计（学号2,8,12,18,22,28,32,38,42,48,52,58, 68,72同学设计题目，18人）

1.近期设计水量10万米3/日，要求远期15万米3/日（不包括水厂自用水）

2.原水水质符合生活饮用水水源规定。河边无冰冻现象，根据河岸地质地形以决定采用固定式泵房由吸水井中抽水，吸水井采用自流管从取水头部取水，取水头部采用菱形箱式取水头部。取水头部到吸水井的距离为50米。泵房底板厚度取1.8m。

3.水源洪水为标高为73.1米（1％频率）；枯水位标高为65.5米（97％频率）；常年平均水位标高为68.2米。

4.净水厂混合井水面标高为100.20米，取水泵房到净水厂管道长1000米。

5.地区气候资料可根据设计需要由当地气象部门提供。

6.水厂为独立双电源

（三）取水泵站工艺设计（学号3、7、13、17、23、37、43、47、53、57、63、67、73、77同学设计题目，16人）

市新建第二水厂工程近期设计水量为85000m3/d，要求远期发展到

95000m3/d，采用固定取水泵房用两条直径为800mm的自流管从江中取水。水源洪水位标高为38.00m，枯水位标高为24.60m。净水构筑物前配水井的水面标高

为57.20m，自流取水管全长280m，泵站到净化场的输水干管全长1500m。自用水系数α=1.05～1.1，泵房底板高度取1.5m。

地区气候资料可根据设计需要由当地气象部门提供。

水厂为独立双电源

（四）送水泵站工艺设计（学号5、15、25、35、45、55、65、75、90、80、70、60、50、40同学设计题目，15人）

1.根据城镇发展规划，该泵站拟建于城镇南端，设计为中型送水泵站。

2.泵站的设计水量为4.97万m3/d。

3.经给水管网水力计算后，有：

①根据用水曲线确定二泵站工作制度，分两级工作。

第一级，从早上7：00到晚上20：00，每小时占全天用水量的5％。

第二级，从晚上20：00到第二天早上7：00，每小时占全天用水量的3.1％。②最大用水从二泵站到管网最不利点的水头损失16.4m，管网最不利点的的地形标高35.2m,吸水井的最低水面标高17.5m，城镇房屋建筑层数7层。

4.清水池至泵站的水平距离为120m。

5.泵站处地面标高为23.4m。

6.清水池最低水位标高17.8m。

7.地下水位标高10.5m。

8.冰冻深度1.5m，水厂为独立双电源

（五）送水泵站工艺设计（学号4、6、14、16、24、36、44、54、56、64、66、74、76、84同学设计题目，14人）

泵站的设计水量为3.5万m3/d。

给水管网设计的部分成果：

1.根据用水曲线确定二泵站工作制度，分两级工作。

第一级，从6：00到20：00，每小时占全天用水量的5.27％。

第二级，从20：00到6：00，每小时占全天用水量的2.62％。

2.城市给水管网的最不利点的地面标高为133m,建筑层数5层。

3.给水管网平差得出的二泵站至最不利点的输水管和配水管网的总水头损失为13.5m。

清水池所在地地面标高为125m，清水池最低水位为121m。

城市的冰冻线-1.8m。

泵站所在地土壤良好，地下水位为-7m。

泵站具备双电源条件

（六）污水泵站工艺设计（学号71、79、89、91、78、82、88、92、83、87、20、10、30、86同学设计题目，14人）

(1)设计流量

平均日流量Q平均时=270000t/d，Kz1.3;Kh1.5

(2)扬程

设泵站内的总损失为2m,吸水管路的总损失为1.5m,泵站安全水头为2m，集水池的有效水深为2m。泵站后的沉砂池水面标高144.0m，沉砂池离泵站50m

(3)泵站地理位置

泵站位于管网末端,污水厂前端,地面标高140.0m。

(4)地质条件

土壤性质为亚粘土,冰冻深度为1.8m。

(5)进水管标高

污水进水管的水面标高135.0m，进水管管径1200mm

(6)电源

电源由污水厂变电所提供,在泵站内仅设控制系统,勿须另配电系统。

四、设计内容

主要设计内容如下：

1.泵站总体枢纽布置

2.确定泵站设计流量；

3.确定泵站设计扬程；

4.水泵机组选型，泵轴线安装高程确定；

5.泵房设计及辅助设备选型。

五、泵站课程设计成果

（一）计算书部分

泵房设计计算

（二）说明书部分

（三）图纸

泵房工艺图一张（A1图），比例1：100，含平面图，剖面图。

六、参考书籍

1.《给水排水设计手册》（第1、3、9、10、11册）

2.《简明给水设计手册》

3.《净水厂设计》（崔玉川编）

4.《泵与泵站》（第五版）中国建筑工业出版社姜乃昌主编

5.《给水排水标准图集》（S3上）

七、课程设计的考核方式和成绩评定标准

1.课程设计考核方式

课程设计中进行进度检查，并抽查学生的基本概念是否清楚；课程设计结束后，学生提交设计计算说明书1份，设计图纸。

2.课程设计成绩评定标准

水泵系统 篇6

【关键词】PLC；水泵；组态软件；自动化控制

0.引言

采煤，掘进，机电，运输，通风，排水六大系统共同肩负着煤矿安全生产的重任，排水系统作为矿井六大专业系统之一，它承担着煤矿井下排水的重要任务，也是保证煤矿安全生产的关键。中央水泵房自动化控制系统要求最终能够达到减人提效，集中监测、监控矿井主排水系统的工序节点，可灵活地设置监控模式，并可进行实时的高质量的数据传输，方便存储数据和检索历史数据。本文阐述了中央水泵房自动控制系统的设计过程和上位机界面的设计。

1.系统设计概述

本次矿井中央泵房自动化控制系统的设计为分层分布开放式结构，由现场层（远程I/O模块），控制层（PLC可编程逻辑控制器）和信息层（上位机PC）三层控制系统组成，从而实现对中央水泵房的排水系统自动化控制。本次设计的中央水泵房自动控制系统现场控制站选用采用Siemens S7-300系列PLC作为控制核心，设置在井下中央水泵房内的PLC集中控制柜，负责采集、处理各类现场传感器传出的有关水泵工作状态的各种信息，并把这些信息转变成数据、图形模块，通过网络上传到就地集中操作台和信息层上位机，在上位机远程控制终端选用windows server 2003的操作系统，安装和开发西门子的WinCC组态软件，从而在地面实现对各台水泵的实时监测和远程控制。中央水泵房自动化控制系统结构图如图1所示。

2.PLC 系统设计

2.1基于PLC的中央水泵房控制系统的设计

图2 中央水泵房控制系统硬件结构图

该系统由PLC集中控制装置、就地控制执行触摸屏装置、现场数据采集传感器三部分组成。其硬件结构如图3所示。

2.2单台水泵PLC 的软件设计

本文着重介绍单台水泵的流程启动，流程停止以及故障保护，其余水泵的工作流程与此基本一致。水泵的开启阶段，必须先通过确定开泵的数量以及水泵轮换工作逻辑模块，以此确定开几号水泵，当某台泵满足了开泵条件，PLC集中控制柜即能够实现对水泵的自动开启。

当PLC接收到启动某台水泵的指令后，就会按照图3所示的水泵的启动流程图进行水泵的自动启动控制。首先是启动抽真空系统将水泵体内的空气排除，让其充满水，这时，抽真空管路上的负压表（真空表）就会达到要求值，当PLC检测到负压表的读数满足启动要求时，就会发指令给高压开关柜，启动水泵电机，并关掉抽真空设备。这时位于水泵上方主排水管路上的压力传感器承受的压力越来越大，当达到要求值时，PLC发指令开启电动闸阀，开始排水。

图3 水泵启动流程图

从流程图中可以看出，系统中设有抽真空超时、闸阀开超时、压力异常等故障报警系统。如果出现异常，对于实时CPU以及I/O模块内部的错误，自动控制系统会自动跳入故障处理程序块中进行相应的处理；如果是外部回路接线错误或传感器失效等故障系统会自动声光报警，并停泵，禁止该泵投入自动循环运行中。

运行过程中，主要监测压力、电流、温度、流量等状态量，出现异常停止水泵，并报警给出故障提示。其流程图如图4所示。

停止过程中主要结合定时器监测动作是否正常，出现故障进行报警，并给出故障提示。其流程图如图5所示。

图5 停止过程故障保护流程

3.上位机界面设计

本控制系统人机交换界面是基于组态软件WinCC5开发的，具有主画面、单台泵画面、运行状态检测画面、历史数据画面等多种友好人机界面。针对不同情况做出相应的操作画面，便于远程/就地手自动动操作的任何一台可控制型设备，如电磁阀的开启、关闭，水泵的起动、停止，电动闸阀的开启、关闭。在主监测界面上，可以显电机前后轴温度、水泵吸水管真空度与水泵出水口压力、流量等主要的系统运行参数。中央水泵房控制系统主界面如图6所示。

图6中央水泵房控制系统主界面

4.结论

本文给出了基于PLC与组态软件WinCC5 的综合运用在井下中央泵房水泵控制系统，实现了依据水仓水位进行起停水泵，提高了水泵有效利用率，大大降低生产成本，自动化远程控制的实现跨越减少看护人员，相应减少工资投入，提高水泵运行维护质量，能够定期对设备检修，减少故障发生率。总之，该系统的实现对煤矿的安全生产具有重大的意义，为进一步实现数字化矿山奠定了基础。

【参考文献】

[1]廖常初.西门子S7-200/300/400 PLC 基础与应用技术[M].机械工业出版社，2007.

[2]谭国俊，韩耀飞，熊树.基于PLC的中央泵房自动化设计.工矿自动化，2006，2，（1）.

[3]朱文军，韩小庆. 井下中央泵房自动化监控系统的应用[J].山东煤炭科技，2005（2）：17-18.

具有水压控制功能的光伏水泵系统 篇7

(专利申请号:200710029601.5)

本发明专利是光伏水泵系统。其利用太阳能将地下水引至地表供灌溉和人畜用水, 非常有利于解决地区缺水和防止沙漠化等问题。在西藏、新疆、内蒙古、青海等太阳能资源丰富的无水缺水地区已建立了多个示范点。光伏水泵系统应用的瓶颈是其效率问题, 本设计在光伏水泵系统的基础上增加水压传感器, 采用水压闭环控制方法, 通过对水泵出水口水压进行实时检测来控制电力变换器的转换输出, 从而方便有效地提高光伏水泵系统的效率。设计中设有蓄电池组, 在日照强烈时将一部分电量储存在蓄电池组中, 并在日照较弱时将储存电能供应水泵, 通过这种“移峰值谷”的方式使光伏水泵系统能达到最佳能效状态。X09.02-07

水泵远程控制系统设计与开发 篇8

在最近出台的国务院有关生产建设的条例, 我们可以看到, 为了建设:“资源节约型”和:“环境友好型”社会, 国家大力提倡并鼓励采用新的科技, 新的管理方法来进一步降低传统资源的投入, 特别是在一些边远落后的地区通过科技手段来实现远程监控, 进一步节省人力、物力和财力, 具有很重要的现实意义。水泵作为日常生产, 生活的必要工具液体输送, 液体加压的工作方式, 在帮助我们满足农田灌该, 生活用水以及水土保持和沙漠化的防治等方面, 发挥着重要的作用。但在我国大多数地区, 水泵的日常运行、管理和维护还是停留在过去的专人看管的水平上与国外发达国家相比, 我国的远程控制技术还有很大的发展空间, 特别是针对水泵设计的远程控制系统, 在国内应用和推广的还比较少。

近年来, 随着我国信息技术水平的不断被提高, 远程控制已经慢慢成为可能。在一些重点领域比如化工生产, 航空航天以及物流配送等领域都有了比较好的利用和推广。这种远程控制技术是利用计算机网络来实现对远程工业生产过程控制系统的监视和控制, 这种能够实现远程监控的计算机软件系统称为远程监控系统。这种远程控制系统从初期的集中控制慢慢演变为网络远程控制。过往的集中远程控制通过大型的仪表来实现对各种重点工艺或重点设备的远程控制, 其操作的主要方式是通过操作盘来实现的。到了20世纪末期, 电子计算机的推广特别是互联网的普及, 让这种远程控制可以通过以计算机为控制主体, 借助各种检测装置和执行装置来实现对被监控对象的远程控制, 特别是在工业生产过程中, 对环境的要求以及远程控制的精确度和稳定性都得到了很大水平的提高。因此, 远程控制系统的技术条件已经基本成熟。

2 水泵控制系统发展的现状及发展趋势

我国是一个最大的发展中国家, 水泵在农业生产和工业用水等领域都是不可或缺的工具。目前, 我国对水泵的控制系统还是以提高水泵自身的工作效率为主, 目的是降低能耗和充分利用自然资源。比如, 在部分地区, 生产、生活通过用单一功率比较大的水泵来取代以往的多台小水泵。通过这种方式可以有效的节约生产材料和各种资源成本包括工程造价来实现对水泵的管理。这种管理只能说是由过去的分散式管理发展为集中化管理, 并没有从根本上实现对水泵的远程控制。最重要的一点, 由于水泵的使用率比较高, 它作为一种基本的液体输送和加压工具本身就意味着是一个很大的耗能点。我国根据建设资源节约型社会的需要, 对于涉能密度比较大, 也就是能源密集型产业, 例如:金属冶炼、石油化工、钢铁、电力、水处理等产业提出了比较严格的节能要求。水泵可以说在其中扮演着耗能大户的角色。根据最新的国家节能减排办公室发布的调查数据显示:水泵作为工业中心流体运送设备所耗费的电量约占我国全年发电总量的1/5。我国的水泵管理方式虽然经过近几年的发展, 已经有了很大的进步, 但和西方发达国家比较来看, 还是存在着水泵管理效率低、能耗比较高、运行费用比较高以及自动化程度比较低的问题, 随着环保问题的日益严重, 全球水资源出现供应紧张, 对远程自动化控制提出了更高的要求, 所以水泵的管理将朝着向高度自动化以及无人现场监守的方向发展。可以说, 对于水泵的重视, 特别是充分利用互联网资源实现对水泵的远程控制, 不光可以实现节能减排, 更有助于提高我国的自动化水平。

3 水泵远程控制系统设计与开发

3.1 远程控制系统

关于远程控制系统目前是国内外研究的重点课题, 关于远程控制系统的概念目前还没有达成一致, 但有以下几点已经获得普遍的共识。远程监控是指利用计算机通过网络系统实现对远程工业生产过程控制系统的监视和控制, 能够实现远程监控的计算机软件系统称为远程监控系统。

国内对于远程监控技术进行了一系列积极的研究。基于Internet控制网络方面的研究也已经起步。在具体的应用方面, 国内的东大公司为自己研发的CT产品进行了开发和升级可以实现对产品的远程诊断和维修。另外国家大力度支持网络通信与维护, 并把它纳入863计划中, 借助互联网来实现对设备的远程监控与控制已经成为目前互联网应用研究的重点。

3.2 水泵远程控制系统的设计

首先, 在远程控制系统中, 要首先确定控制系统中各类数据的传输, 保证不低于1.5的带宽。比如, 实时传送水泵运行过程中各种变量的变化, 然后按照一定的时间节点的要求进行数据的传输。

其次, 配备与控制系统目标相匹配的可编程控制器。在这一控制系统系统的组成中, 可编程控制器的选择尤为重要, 因为它直接关系着操作命令执行的稳定性, 系统的稳定性直接影响着锯石机的工作状态。所以经过多方面的参考与比对并结合国产水泵的技术特点以及对数据输出稳定性的要求, 最终选用的是德国西门子公司生产的可编程控制器。该编程控制器总共包含30个点数, 其中18个是输入点、12个是继电器型输出点。另外还有1个RS-232通讯/编程口, 一个RS-485通讯/编程口。在本系统中可编程控制器通过控制变频器的多段速和外部端子方式与变频器进行直接通讯;通过RS-232串行口与文本显示器来完成人机界面的数据通讯。西门子公司推出KGL-WC编程软件, 为我们提供一个完整的中文编程环境, 可以进行离线编程、在线连接和调试, 并能实现梯形图与语句表之间的互相转换, 具有很强的可操作性。

这种编程控制器取代过去的继电器来实现运算的逻辑控制。随着信息技术的发展, 这种编程控制器已经发展为以微处理器为基础的控制装置, 可以大大超过原有的逻辑控制范围。另外, 这种可编程控制器已经可以兼容计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术, 能够完成对功能的控制, 数据的采集, 信息的处理和传送, 还具备后期的人机界面和调试功能。在水泵的远程控制系统中首先将相关检测指令进行输入扫描, 在这个过程中, 编程控制器会按扫描方式读入该可编程控制器所有端子上的输入信号, 并将这些输入信号存入输入映像区。在本工作周期的执行和输出过程中, 输入映像区内的内容不会随实际信号的变化而变化。然后, 控制系统会执行扫描, 在执行用户程序的扫描过程中, 编程控制器会对用户以梯形图方式 (或其他方式) 编写的程序按从上到下、从左至右的顺序逐一扫描各指令, 然后从输入映像区取出相应的原始数据或从输出映像区读取有关数据, 做由程序确定的逻辑运算或其他数学运算, 随后将运算结果存入确定的输出映像区有关单元, 但这个结果在整个程序未执行完毕前不会送到输出端口上。最后, 编程控制器会输出扫描结果, 在执行完用户所有程序后, 编程控制器会将输出映像区中的内容同时送入到输出锁存器, 然后由锁存器经功率放大后去驱动继电器的线圈, 最后使输出端子上的信号变为本次工作周期运行结果的实际输出。

水泵现场自动控制系统分为现场控制层, 以编程控制器为控制核心, 泵站现场设置现场监控计算机, 负责采集编程控制器上的实时数据进行现场存储管理并与监控中心进行实时数据交换, 并作为现场人机界面, 显示该泵站的运行状态。中央监控系统为中央监控层, 位于水泵运行管理中心, 并配备工控机服务器, 安装二套Server软件, 两者互为冗余系统, 通过数据传输系统采用PPTP协议与现场各泵站监控计算机或者现场编程控制器的实时数据进行交换, 采集泵站现场实时数据。另外监控中心配备两台监控计算机, 并安装组态软件, 作为监控中心监控终端, 在监控中心实现整个系统的实时监控, 数据汇总, 打印等功能。中央监控层平常不参与水泵的自动控制, 只在远程监视各水泵的工作情况, 统计分析各站点设备、工艺参数数据;在需要的情况下, 可通过远程数据传输系统对下层泵站设备进行直接远程控制调度。而在通讯发生故障时, 现场控制层, 不需要依赖中央监控层, 能独立地完成泵站就地控制功能。

最后, 进行远程数据传输功能, 为了实现对水泵的远程控制系统的集中管理调度, 需选择合适的远程数据传输系统, 实现泵站现场与监控中心之间可靠的实时数据传输。在传统的水泵管理模式中, 泵站安排值班人员, 工作人员每天对泵站内的设备情况以及泵房水位进行巡检, 然后通过电话与调度人员互相联系, 根据调度人员的指令手动启停泵房设备。泵站远程监控系统通过现代化的计算机技术进行实时数据采集, 可以实现在监控中心快速、准确、有效的监控调度管网中所有泵站, 实现集中高效的管理。

3.3 水泵远程控制系统的设计意义

水泵的日常运行需要很大的人工来进行系统的维护与保养, 传统的水泵管理办法是在各主要的泵站安排值班人员对附近的小泵站每天进行巡检, 通过电话和泵站管理所调度人员, 而这种方法具有工作量大、效率低、反应慢的缺点, 传统的管理办法与迅速发展的城市的要求越来越不适应。

通过建立水泵的远程控制系统我们可以完成以下功能:首先是通过水泵的远程控制系统可以有效的对各个水泵的实时运行状况进行检测, 并把采集的相关数据进行集中存储、加工和处理为后续的水泵的工作时间和工作强度进行合理的安排和调度, 与此同时通过计算机专业的数据运算能力, 对数据进行深加工, 得出水泵的在各个时间段运行的具体峰值, 便于系统控制人员进行设备的进一步检测。

其次, 水泵远程控制系统通过设定相关指令来实现对水泵工作状态的监控便于中心控制人员通过远程监控来实现水泵的运行和停止, 并且设立最低阈值, 一旦在水泵运行参数出现异常, 或故障等紧急情况, 远程控制系统会启动紧急预案, 并按照提前设置的指示来进行信号提醒和报警, 并且自动完成相关数据的存储和记录, 方便后期进行数据的查询和管理。

最后, 这种水泵远程控制系统, 随着科技的进步, 可以解决传统方法所具有的缺点, 水泵远程监控系统可以借助于远程监控可以将水泵运行的内部信息网 (Intranet) 与控制网有效地连接起来, 实现对生产、运营情况的随时掌握, 把生产运营状况同农业生产与工业生产的经营管理策略紧密结合, 从而实现企业特别是水泵使用比较集中的农业生产企业和原料运输企业等的综合自动化, 可以建立网络范围内的监控数据和网上知识资源库。通过远程监控可以实现现场运行数据的实时采集和快速集中, 获得现场监控数据, 为远程故障诊断技术提供了物质基础;通过远程监控, 技术人员无须亲临现场或恶劣的环境就可以监视并控制生产系统和现场设备的运行状态及各种参数, 使受过专业训练的人员虚拟地出现在许多监控地点, 方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制, 以维护设备的正常运营, 从而减少值守工作人员, 最终实现远端的无人或少人值守, 达到减员增效的目的。

4 结语

水泵远程控制系统在设计完成后通过在一些水泵使用比较密集的生产企业进行投入运行, 取得了非常好的效果, 极大的提高了水泵的自动化生产水平, 改善了水泵的使用效果, 降低了用工成本。与此同时, 由于该远程控制系统具有操作简单、可靠性高、使用寿命长、节能高效等优点。在未来的企业中具有极大的推广价值。以污水泵站为例, 其日常运行及维护按照传统的管理方式需要很大的工作量, 目前国内很多企业仍然采用人工巡查的办法, 具有工作量大、效率低、反应慢的特点, 因此这种水泵远程控制系统的发展还有很大的发展空间。本文设计的水泵远程控制系统, 通过网络系统对远程泵站实施监控和控制, 可以实现无人值守、远程集中控制, 节省大量的人力、物力、财力和提高管理水平和工作效率, 以及提高信息化和自动化、网络化水平。当然, 远程控制系统在水泵的维护管理中的应用只是一个领域, 未来远程控制技术将会得到更多的推广和使用。目前, 越来越多的企业集团呈跨地域的发展趋势, 利用网络技术实现远程监控, 对企业降低生产成本, 提高劳动生产率, 提高企业产品的科技含量, 以及增强企业的综合竞争实力等方面都具有十分重要的意义。

摘要：水泵作为一种输送液体或使液体增压的工具, 在日常的生产、生活中发挥着极为重要的作用, 但在大多数地区水泵的日常维护与管理还停留在过去的专人看管的模式, 反应能力较差, 一旦遇到突发紧急情况无法进行正确科学的应对。近年来, 随着信息技术的不断发展与进步, 对水泵的远程控制已经越来越具有可行性。本文响应国家建设资源节约型社会的号召, 依托虚拟专用网络, 设计了一套水泵远程控制系统, 希望能提高水泵日常管理和维护水平, 为建设和谐社会尽绵薄之力。

关键词：水泵,远程控制,系统设计

参考文献

[1]翟海生.IP VPN隧道协议及其应用[J].通信世界, 2001 (34) .

[2]何宝宏.IP虚拟专用网络技术[M].北京:人民邮电出版社, 2002.

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[5]张大陆, 户现锋.VPN核心技术的研究[J].计算机工程, 2000, 26 (3) .

[6]王涛, 周琦.污水提升泵站无人值守的改造[J].中国给水排水, 2010, 26 (10) .

隧道区间水泵监控后备系统的研究 篇9

随着我国高速铁路、城际铁路建设的发展,下穿城市、河流、湖泊、高速公路、机场等区域的铁路隧道日益增多,这些隧道一般为倒人字坡型,其渗水均采用废水泵房集水、动力抽排的方案进行处理。如果水泵出现故障时得不到及时处理、废水抽排不及时导致淹没股道,就会严重威胁列车运行安全,因此,集水池及水泵的自动化监控是确保水底隧道正常运营的一项关键技术。

1 铁路隧道水泵自动化监控系统

目前,采用动力排水的铁路下穿隧道基本上都设计有水泵自动化监控系统。该系统主要由集水池和水泵自动化监控、视频监控、斜井洞口值班室监控主站及通信网络等组成[1]。系统结构图如图1所示。

水泵采用手动、远程控制和自动控制3种方式,正常情况下按照自动方式运行。为确保可靠运行,一般配置4台水泵,3用1备,轮换使用,电气设计配置2台软启动装置,1拖2运行。

为提高系统运行的可靠性,系统对总的关键设备都进行了冗余配置,如主控制器采用硬件冗余型PLC,CPU、内存、电源模块、通讯模块皆为冗余配置;水位监测采用液位计和液位视频监视两套系统;通信系统采用环形自愈通信网络,当环网上的任意一点出现故障时,数据会自动切换至其他的环臂上继续传输,保证通信不中断,网络具有冗余能力。

2 传统的后备系统设计

鉴于水泵自动化监控系统的重要性,用户通常会要求在自动控制系统之外额外设置一套后备的控制手段,以保证水泵监控的安全性和连续性,同时也可用于维护。通常来说,后备系统的实现方式有两种,一种是采用直接电气控制方式实现,一种基于自控系统本身实现后备控制。

2.1 直接电气控制方式

简单来说,直接电气控制方式就是通过线缆将操作台上的控制按钮与现场设备的电气控制端子直接连接,实现后台对设备的远程操作[2],这种后备方式的优点是简单、可靠;缺点是一方面需要引入大量的线缆,当设备较多时不适合集中后备操作且会增加,成本另一方面受控制线路压降和分布式电容的影响,此控制方式的距离不能太长。因此,该方式通常仅作为基于设备级的就地后备手段。其系统结构图如图2所示。

2.2 基于自控系统自身的后备系统

地铁和城际铁路中综合后备盘(IBP)就是一种常见的基于自控系统自身实现的后备系统。IBP实质上是一种人机接口装置,是对计算机人机交互方式的备份装置。当发生人机界面故障时,可由IBP盘通过与控制设备(PLC)的硬接线直接驱动自控系统的现场控制设备(就地PLC或远程I/O),完成对被控设备的有效操作,确保系统的安全运行[3]。其系统结构图如图3所示。

在这种方式下,水泵自控系统自身是实现后备监控的基础,该功能的实现要通过直接指挥调度自控系统而不是设备。实际上,后备监控功能保障的只是计算机监控系统,当系统监控软件或计算机发生故障时,后备系统可以继续使用,以保障系统安全运行[4];但当现场控制设备或中间的通信设备发生故障时,这种后备系统却无法保障系统能够安全运行。

3 基于远程开关量直连模块的后备系统

对于铁路隧道来说,水泵自控系统出现问题影响的是整条铁路线的运行,其重要性绝非一般的自动化系统所能相比,因此,即使出现水泵自控系统整体瘫痪的情况,水泵自控系统后备系统的设计仍需要确保水泵监控依旧能够正常工作。这就要求:后备系统与水泵自控系统应相互独立,不依赖于组成自控系统的计算机、服务器、通信网络、现场控制器等设备。如上文所述,采用硬线连接的电气控制方式可以做到与自控系统之间的相互独立,但是无法克服控制距离较短的缺点,不适用于长隧道,因此,在综合已有的后备系统方案的基础上,提出一种基于远程开关量点对点传输模块(简称开关量直连模块)的后备系统设计方案,可满足铁路水泵监控高可靠性的要求。

在该方案中,开关量直连模块通过通信网络(可以是RS-485、工业以太网或直连光缆)进行开关量信号传输,替代现有基于线缆实现信号传输的解决方案。其系统结构图如图4所示。

与传统解决的方案相比而言,现通过网络进行信号传输不再需要PLC或PC进行控制,开关量直连模块可以自动映射所有的物理开关量信号,无需进行梯形图或C语言编程。借助开关量直连模块,输入信号通过通信网络或直通光缆即可轻松传输至网络或光缆另一端,不再需要进行编程或使用单独的控制器进行控制。整个系统结构简单、清晰,设备数量少,极大地减少了系统故障点,保证了整个水泵自控系统的高可靠性。

4 结束语

自动化控制技术的进步及新产品的出现使得新的设计方案的实现成为可能。方案中所采用的核心设备“开关量直连模块”实现了开关直联输入/出、数据通信和逻辑控制的一体化集成,具有简洁、可靠的特点。该后备系统已逐步在高速铁路、城际铁路的隧道水泵监控中得到推广、使用,在将来也会逐步应用到隧道照明监控等领域。

摘要：随着我国高速铁路建设的发展,采用水泵动力排水的铁路隧道逐步增多。水泵监控系统对于保障水泵正常工作和线路运行起着重要的支撑作用。通过总结现有水泵监控系统的实施情况,提出了一种提高系统可靠性的新型后备监控系统的设计方案,可供借鉴。

关键词：PLC,IBP,铁路隧道,水泵监控,后备监控,机电设备监控

参考文献

[1]周京.水底隧道废水泵房自动化监控[J].电气应用,2014(6):56-58.

[2]曲立东.城市轨道交通环境与设备监控系统设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2008.

[3]刘晓娟,林海香,司徒国强.城市轨道交通综合监控系统[M].成都:西南交通大学出版社,2011.

PLC控制系统在水泵系统中的应用 篇10

水泵房无人值守控制系统是一个集电气、仪表及自控为一体的改造项目。系统以提高生产效率和工作效率, 减少系统维护量, 节省劳动成本, 使人力得到合理分配为目标。分别在电气上对原有电气回路进行改造, 采用变频和软起对电机进行控制;在仪表上, 将原有的手动调节阀该为电动调节阀, 增加流量、压力检测, 增加液位信号;在控制系统上, 采用S7-300PLC进行控制, 上位采用WINCC对其进行画面监控及控制, 对两台大泵采用PID控制, 保证生活的恒压供水, 所有水泵均实现分时段自动控制。

2 控制系统设计

自控系统采用西门子S7-300系列PLC建立控制系统, 实现水泵的远程启动和就地手动启动。程序自动控制, 实现按时间段供水, 根据所用的水的流量及压力, 自动进行水压高峰时间的调节。并且进行安全连锁控制, 实时监控水泵的工作状态, 对水泵的电流、电压、转速进行实时数据采集, 实现水泵的无故障运行, 减少设备的维护成本, 方便维护人员进行故障排查。对1#大泵及2#大泵的互为冗余备用系统控制, 可以进行灵活的自动切换及手动切换, 实现定时切换或故障切换, 保障生产生活用水。上位采用WINCC作为上位监控画面, 实现水量及压力的实时监控, 并进行历史记录, 数据真实可靠, 可以进行厂间的能源计量, 为生产及生活水用量提供成本核算数据。

3 控制网络设计

控制网络采用工业以太网系统, 在PLC上采用CPU315-2PN/DP以太网口进行通讯, 增加了其扩展性, 并为公司ERP系统设置了接口, 可以进行ERP数据采集, 对公司的生产工作进行指导。控制系统配置图如图1所示:

4 系统平台

控制系统采用传统的上、下位机的主从式结构, 一台具有以太网口的工控机作为上位机, 通过以太网与PLC的CPU连接。根据控制方案的设计, 上位机监控软件采用西门子公司的Win CC6.2组态软件, 运行环境为Windows XP操作系统。

下位机执行机构采用西门子S7-300系列PLC:电源模块1个, PS307;CPU模块1个, 315-2PN/DP;数字量输入模块2个, DI32×DC24V;数字量输出模块1个, DO32×DC24V;模拟量输入模块3个, AI8×12Bit;模拟量输出模块1个, AO8×12Bit;一体化电源1个, 24V。在降低成本的前提下最大程度的扩大系统的控制点数, 提高系统的控制能力, 使系统更加完善。

控制网络采用工业以太网系统, 在PLC上采用CPU315-2PN/DP以太网口进行通讯, 增加了其扩展性, 为公司ERP系统设置了接口, 可以进行ERP数据采集。

5 监控界面设计

系统在上位画面上, 根据现场工艺的实际情况, 对设备进行比例缩小, 人性化设计, 编写多个脚本, 还原生产的真实场面。每一个设备能独立控制, 方便、简洁。设备信号按照自动化公司上位画面规范定义。关键设备及信号一目了然, 在程序之外, 画面还做了包括语音报警在内的多重保护措施。实现了整个上位画面的标准化、简易化、可操作化, 操作简单实用, 信息完整有序。如图2所示:

6 结束语

系统自正式投入运行以来, 运行状态良好。提高了设备的运行性能, 减少了设备运行中的电耗, 大大降低了设备故障率, 直接降低了生产运行中的人工成本。使用至今系统运行安全可靠, 且自动化程度高, 实现了全自动无人值守功能, 监控画面简洁明了、操作方便、信息完整, 可视化性能好。该项目的顺利实施成为了公司降本增效的一个重要亮点, 也为公司今后的生产生活用水的安全供应提供了强力支撑。

摘要：本文主要论述plc控制系统在水泵启停控制中的作用, 为后期进一步实现设备动态参数的实时管控搭建平台。

关键词：PLC,PID控制,数据采集

参考文献