李容芬

(惠州市水電建筑工程有限公司，廣東 惠州516001)

1 需求分析

1.1 功能需求

機電自動化的功能需求主要體現(xiàn)在以下3個方面:①基本功能，其中它主要包括數(shù)據(jù)采集、機組控制功能、報警功能以及報表等等。②高級功能，其中高級功能主要由以下幾個功能組成:應(yīng)急功能、遠程維護功能、自動調(diào)節(jié)功能以及運行管理功能等等。③修飾性功能，它主要是由視覺效果、操作的方便程度以及人機交互的科學性組成的。

這3 類功能它們之間有著非常緊密的聯(lián)系，不是單獨存在的。此外，這三類功能它們會隨著經(jīng)濟的進步，進行層次轉(zhuǎn)換，這個過程是慢慢遞進的［1］?？煽啃孕枨箅m然是泵站機電自動化系統(tǒng)最基本的性能，但在性能需求中適用性需求所占的比重也是非常大的。管理服務(wù)和泵站運行的前提就是機電自動化系統(tǒng)，自動化系統(tǒng)雖然只能適用于泵站一次設(shè)備狀況和管理模式，但是它所需要的條件卻是非常簡單的。一套完整且優(yōu)秀的泵站機電自動化系統(tǒng)不僅僅要滿足泵站本身的要求，而且還需要具備一定的創(chuàng)新能力，這就需要對泵站的運行和管理進行改革，提高泵站的工作效率。為了達到節(jié)能的目的，泵站就需要選擇出正確的操控對象和工作方式。因此，泵站機電自動化系統(tǒng)的功能一般都需要有以下幾個功能:判斷設(shè)備的使用狀況、記錄系統(tǒng)啟動次數(shù)和運行時間的數(shù)據(jù)，此外，還需要能對記錄的數(shù)據(jù)進行分析，并且按照相應(yīng)的公式計算結(jié)果。

2 主要機電設(shè)備選擇

為了保證電器設(shè)備可以正常運行，維護泵站的安全，就要使所選設(shè)備能夠及時檢測出故障電流，并且準確地切斷。所以在機器正常工作運行時必須允許設(shè)備的選擇在工作電流下進行，同時還需要對電氣設(shè)備進行檢驗，其檢驗需要充分地利用系統(tǒng)在最大運行方式下電路短路時的短路電流。一般設(shè)置中使用的S 變壓器是CB10 系列中帶鋁合金外殼的干式變壓器，這種變壓器的工作性能非常好。高壓開關(guān)柜使用的是KYN 開關(guān)柜，與普通的開關(guān)柜相比，它的優(yōu)勢顯著，除了占用的面積比較小之外，它的開端能力很強;低壓配電柜使用的電柜結(jié)構(gòu)比較簡單，這種電柜就是抽屜式低壓配電柜，最突出的一個優(yōu)點就是安全性強;為了保證泵站的功率達到相關(guān)的標準，增設(shè)無功補償柜。值得一提的是，由于中小型排澇泵站的額電電壓偏高，而它的實際容量沒有達到額電電壓的數(shù)值，為了增長水泵和電機的使用時間，就需要采取一定的方式來減弱機械的之間的相互碰撞，因此，電動機大部分采用的都是軟啟動器起動。其中，直接啟動一般只是針對那些容量比較小的設(shè)備。為了讓泵站的正常運作，高低壓電力電纜所采用的材料就比較特殊，因此，所采用的電纜就是優(yōu)點比較多的銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣護套電力電纜。

3 監(jiān)控、保護系統(tǒng)工作與控制技術(shù)

泵站綜合監(jiān)控和保護系統(tǒng)的工作方式主要有2種:自動和手動。下面以排澇泵站(5 臺機組)為例對其保護、監(jiān)控系統(tǒng)與控制技術(shù)進行了詳細的闡述。

首先，開機臺數(shù)是要根據(jù)運行的實際情況來確定的，具體來說就是根據(jù)進水池水位來確定。機組的控制主要是通過操作人員在中控臺按鈕或電機出線柜前操作。在確定哪些機組要啟動之后，第一步是觀察它的開機狀態(tài)，其中觀察的內(nèi)容主要包括2個方面:①就冷卻水是否有指示;②就是機組出水管電動蝶閥是否處于全開位置。在正常的情況下，這兩個均有相應(yīng)的燈光提醒。在繼電器通電之后，為了讓電容補償柜的斷路器打到“合閘”位置，就需要讓其與另外位置接通，這就需要使得選擇開關(guān)SAC處于手動狀態(tài);最后一步就是合閘線圈Y3 得電吸合，斷路器合閘，此時只需要按下合閘按鈕HA 就可以了。但這一過程是受保護裝置監(jiān)督的，所以要相當謹慎。這是由于在斷路器手車的合斷路器前其所處的位置必須符合相關(guān)的規(guī)定，同時保護系統(tǒng)還會對斷路器狀態(tài)、手車開關(guān)位置等做進一步的檢測。只有當一切的條件均滿足規(guī)定的要求時才能合閘。機組的停機操作的程序與啟動程序相比較要簡單一些，如果哪個機組需要停機，就只需要直接按下分閘按鈕TA，此時分閘線圈Y2 得電，斷路器分閘。此外還需要將斷路器手車搖回原位，其次就是讓SAC 選擇開關(guān)處于“停止”位置，最后就是讓電容補償柜的斷路器處于“分閘”位置，機組冷卻水電磁閥需要在幾分鐘過后才能關(guān)閉。

自動工作方式的監(jiān)控、保護系統(tǒng)需要將SAC 選擇開關(guān)處于“自動”位置。此外，機組的啟動與停止主要是取決于池水位的高低。所以它要實現(xiàn)自動的工作方式，就需要滿足下列2個要求:①它的開機必須要順利;②斷路器經(jīng)常性處于熱備用狀態(tài)。從圖1中得知，中間繼電器1 －6KM 是控制機組自動啟動或停止的。其中詳細的原理可以由下圖1 體現(xiàn)。

根據(jù)圖1 中可以得出，數(shù)字顯示控制儀1WX、2WX 主要是由6個水位控制器組成。按照泵站機電自動化系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容，有幾個水位是必須要設(shè)立的，比如停機水位。開機水位主要是指除停機水位外的其他部分的水位。在控制儀1WX 中相應(yīng)的幾個水位均設(shè)立了，1#機開機水位、2#機開機水位和停機水位等裝置都有。同樣的道理，控制儀2WX 也需要設(shè)置相應(yīng)的水位，3#機開機水位、4#機開機水位以及5#機開機水位。這6個水位的數(shù)據(jù)不能保持一致，合理的狀態(tài)是保持一定的水位差。對其工作原理，作出了一個歸納:等汛期的外江水位達到了關(guān)閘水位，就會有水流匯入前池，提高池水的高度。如果檢測到的水位達到1#機開機水位時，那么其控制儀1WX 的觸點1WX2 就會閉合，繼電器2KM 吸合，其常開觸點接通1#機組自動合閘回路，其1#機組就會啟動運行。此時，其常閉觸點斷開2#機組將會自動分閘回路，為2#機組的啟動做好一切準備。如果此時的水位繼續(xù)上升，當檢測的水位達到2#機開機水位時，那么其控制儀1WX 的觸點1WX3 就會閉合，繼電器3 KM 吸合，其常開觸點接通2#機組自動合閘回路，其2#機組就會啟動運行，此時，其常閉觸點斷開3#機組將會自動分閘回路，為3#機組的啟動做好一切準備。這樣排水量會增加，降低前池的水位，機組就會有秩序地停止運行。在正式被應(yīng)用之前，自動方式工作必須通過各種實驗，進一步確保工作的安全。

圖1 自動控制原理圖

［1］陳小雲(yún). 人工智能技術(shù)在自動化控制中的應(yīng)用探析［J］.通訊世界，2014(06):106 －107．