泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)有效運(yùn)用研究

馬新涌

（山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心棘洪灘水庫管理站，山東 青島 266109）

水利工程建設(shè)中機(jī)電設(shè)備自動化技術(shù)運(yùn)用的范圍越來越廣，特別是在一些重大工程中，機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用正在向?qū)I(yè)化方向轉(zhuǎn)變。以泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)為例，該技術(shù)不僅能夠保護(hù)泵站機(jī)電設(shè)備，而且還能夠?qū)υO(shè)備有效控制，提高設(shè)備利用率，確保泵站的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)的重要性和原則

1.1 重要性

1.1.1 提高泵站運(yùn)行效率

當(dāng)前，機(jī)電自動化控制技術(shù)的作用主要體現(xiàn)在設(shè)備效率和質(zhì)量上，如果機(jī)電自動化控制技術(shù)水平越高，那么設(shè)備的運(yùn)行效率也會越高[1]。此外，機(jī)電自動化控制技術(shù)還能夠?qū)Ω黝愋畔⒓夹g(shù)加以控制，根據(jù)實(shí)際需求來工作。而且自動化控制技術(shù)下的設(shè)備自身也具有很好的靈敏性，針對在運(yùn)行中出現(xiàn)的誤差也能夠加以控制。泵站運(yùn)用機(jī)電自動化控制技術(shù)能夠很好地保護(hù)泵站設(shè)備，確保泵站設(shè)備運(yùn)行的精準(zhǔn)性，提高工作人員的工作效率，為泵站的穩(wěn)定運(yùn)行打下基礎(chǔ)。

1.1.2 提高運(yùn)行安全

機(jī)電自動化控制技術(shù)是按照相應(yīng)指令來嚴(yán)格運(yùn)行的，那么就不會受到以往傳統(tǒng)形式下因?yàn)楣ぷ魅藛T自身失誤而造成的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行問題，在這種情況下的機(jī)電自動化技術(shù)水平非常高[2]。此外，機(jī)電自動化設(shè)備都會為其配備備用電源，即使發(fā)生斷電問題，也能夠及時啟動，保證泵站的運(yùn)行，減少因?yàn)橥蝗粩嚯姸霈F(xiàn)的問題。機(jī)電自動化控制技術(shù)還有自我監(jiān)控、診斷等功能，這些都是保證泵站運(yùn)行的基礎(chǔ)。

1.2 原則

1.2.1 合理性原則

泵站機(jī)電設(shè)備在使用上，是按照進(jìn)水流量來提升，那么自動化控制技術(shù)的運(yùn)用，就能夠在確保水壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少資源浪費(fèi)問題[3]。自動化控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制，不僅相關(guān)數(shù)據(jù)滿足要求，而且還能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行檢測。因此，自動化控制技術(shù)運(yùn)用后，就能夠結(jié)合泵站機(jī)電的自身情況來制定相應(yīng)測點(diǎn)和具體位置。

1.2.2 實(shí)效性原則

在正常情況下，提高泵站自控系統(tǒng)會包括變配電子系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測等等，在這其中每一個系統(tǒng)都有著相應(yīng)獨(dú)立系統(tǒng)，或者是自身會具有自我關(guān)閉系統(tǒng)。但是，這種情況在控制上會增加難度，而使用自動化控制技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)各子系統(tǒng)之間的聯(lián)動，有效提升控制水平，一旦在這其中出現(xiàn)問題，能夠在第一時間進(jìn)行有效處理。

2 泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)現(xiàn)狀

泵站主要就是為了能夠提供動力，是由相關(guān)電力設(shè)備、水電機(jī)組等組成。在泵站中運(yùn)用機(jī)電自動化控制技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，結(jié)合實(shí)際情況來改善泵站設(shè)備的運(yùn)行情況，推動泵站設(shè)備向自動化方向發(fā)展。在我國相關(guān)政策支持下，將先進(jìn)機(jī)電控制技術(shù)運(yùn)用于泵站中，更好地提升泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)水平，讓泵站能夠更加穩(wěn)定運(yùn)行，改善以往的泵站運(yùn)行情況[4]。但是，從當(dāng)前實(shí)際泵站運(yùn)行中能夠看出，機(jī)械強(qiáng)度和生產(chǎn)效率方面還有著一定問題，需要不斷進(jìn)行研究，提高泵站的機(jī)電自動化控制水平。

在當(dāng)前泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)中，主要是替代以往人力操作的問題，將泵站中所存在的設(shè)備通過自動化的方法進(jìn)行控制，并且通過這樣的方法還能夠降低勞動強(qiáng)度。目前，泵站使用這種技術(shù)在需求上可以從以下幾個方面分析：1）基本功能。這種功能就是利用技術(shù)，以此來采集相關(guān)數(shù)據(jù)或者是控制功能。2）高級功能。主要是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、控制等[5]。3）修飾性功能。這種功能可以通過相應(yīng)感知和自動化控制技術(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)人員和設(shè)備的交互。以上3種功能都需要具備，并且在信息技術(shù)的幫助下來實(shí)現(xiàn)內(nèi)部轉(zhuǎn)化。不僅要滿足泵站需求，還要保證泵站設(shè)備在穩(wěn)定運(yùn)行情況下，充分運(yùn)用高新技術(shù)來滿足泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)的有效應(yīng)用。

3 泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)運(yùn)用優(yōu)勢和途徑

3.1 優(yōu)勢

自動化控制技術(shù)能夠很大程度上替代人工操作，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效銜接，提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)質(zhì)量。將機(jī)電自動化控制技術(shù)運(yùn)用于泵站中，就能夠提高泵站的工作進(jìn)度，因?yàn)槟軌蚣皶r讀取相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，自動化進(jìn)行機(jī)械的操作，自身具備較高專業(yè)性和準(zhǔn)確度，在這種情況下就能夠確保泵站的運(yùn)行且不會受到設(shè)備或者是機(jī)械的影響，能夠按照提前編制好的技術(shù)來進(jìn)行準(zhǔn)確操作，有效地提升運(yùn)行高度，減少人力勞動強(qiáng)度，也不會受人為主觀因素影響，能夠更好確保運(yùn)行精準(zhǔn)度[6]。通過檢測和自動預(yù)警裝置，能夠很好控制設(shè)備中的各類風(fēng)險并實(shí)現(xiàn)自我調(diào)控，減少設(shè)備在運(yùn)行中容易出現(xiàn)的問題，更好地延長設(shè)備的使用壽命，保證設(shè)備安全。此外，在泵站運(yùn)用這種技術(shù)還能夠降低設(shè)備在后續(xù)維護(hù)中的工作量，也能夠減少工作所需要消耗的費(fèi)用。從一定程度上來講，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的功能較全，應(yīng)用的范圍較廣，不僅能夠節(jié)約人力、物力等，還能夠減少在泵站中的人員，做到節(jié)約資源的目的，這也是當(dāng)前泵站不斷發(fā)展的重要方法。

3.2 途徑

從當(dāng)前泵站所應(yīng)用的自動化控制技術(shù)中能夠看出，具有復(fù)合性的特點(diǎn)，主要是運(yùn)用信息整理、計算機(jī)程序等等學(xué)科，并且隨著社會不斷發(fā)展也在積極更新[7]。特別是在當(dāng)前人工智能水平不斷提高的今天，推動這項(xiàng)技術(shù)向自動化、智能化方向發(fā)展，在具體應(yīng)用上能夠突出表現(xiàn)更好的性能和更高的速度，這也是這項(xiàng)技術(shù)得以開發(fā)和具體應(yīng)用的重要趨勢。此外，這項(xiàng)技術(shù)還可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，設(shè)置自動化控制終端，利用網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。與此同時，在泵站中應(yīng)用自動化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動操作的基礎(chǔ)上，還能夠推動人力與機(jī)器共同協(xié)作。受到人們對于環(huán)境保護(hù)要求越來越高的影響，也需要在泵站中應(yīng)用綠色環(huán)保設(shè)備和運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)泵站運(yùn)行的生態(tài)化、綠色化，更好地提升這項(xiàng)技術(shù)的作用。

4 泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)應(yīng)用

4.1 機(jī)組安裝應(yīng)用

在開始施工前，要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作。首先，要先閱讀和了解機(jī)電設(shè)備的相關(guān)資料、安全流程等等。其次，根據(jù)泵站的具體情況來制定一套適合的安裝方案。在安裝的時候，應(yīng)該先安裝底座，技術(shù)人員必須要全方位地檢查安裝范圍，并根據(jù)圖紙內(nèi)容來對照需要明確安裝的地方，保證所安裝的位置和設(shè)計位置相吻合，確保底座的順利安裝。在安裝過程中可以使用千斤頂?shù)裙ぞ邅肀ＷC底座位置的準(zhǔn)確。再次，在安裝工程中需要及時地安裝配套設(shè)備，比如彎管、水泵座等。在安裝時也要確認(rèn)設(shè)備的尺寸，要保證和設(shè)計圖紙相同。將導(dǎo)葉體和泵座按照要求組裝。最后，需要完成機(jī)座和電動機(jī)的安裝。技術(shù)人員要先檢查所需要安裝電動機(jī)的相關(guān)配件，再安裝，確保安裝的正確。

4.2 信息處理技術(shù)應(yīng)用

自動化控制技術(shù)中的信息處理技術(shù)主要是針對泵站設(shè)備各類數(shù)據(jù)、運(yùn)行情況加以分析，并將最終結(jié)果進(jìn)行儲存。在應(yīng)用信息處理技術(shù)過程中，先控制流量。泵站的流量是在一定時間內(nèi)排除的水量。那么信息處理技術(shù)在應(yīng)用過程中能夠?qū)ζ渥詣佑嬎悖谂潘窟_(dá)到預(yù)定值后，就能夠及時控制，不達(dá)到預(yù)定值后，又會自動流出。與此同時，信息處理技術(shù)還能夠控制泵站水的高度，整理、計算高度，作出相應(yīng)決策，以此來更好控制泵站的各類設(shè)備。

4.3 檢測和傳感器技術(shù)應(yīng)用

泵站設(shè)備在運(yùn)行過程中，偶爾會出現(xiàn)問題，那么檢測和傳感器技術(shù)就能及時地監(jiān)控設(shè)備，在出現(xiàn)問題的時候，采取相應(yīng)解決措施，確保泵站能夠正常工作。將檢測和傳感器技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，有效調(diào)節(jié)機(jī)電設(shè)備，并對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和應(yīng)急自動控制。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）在應(yīng)用檢測和傳感器技術(shù)過程中，這項(xiàng)技術(shù)會及時監(jiān)控在泵站中的每一個機(jī)械設(shè)備，通過對設(shè)備和周圍環(huán)境溫度、距離等進(jìn)行檢測，更好地保證設(shè)備功能能夠有效發(fā)揮。2）在應(yīng)用這種技術(shù)過程中，這項(xiàng)技術(shù)能夠根據(jù)檢測設(shè)備的對象進(jìn)行分析，在分析過程中還能夠積極和信息處理技術(shù)加以配合，以此來實(shí)現(xiàn)對泵站設(shè)備的自動化控制。3）在檢測泵站過程中，計算進(jìn)水和出水，是按照PID來對相應(yīng)機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過這樣的方法來更好地實(shí)現(xiàn)對泵站設(shè)備運(yùn)行的有效控制。

4.4 伺服驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用

在機(jī)電自動化控制技術(shù)中所具有的伺服驅(qū)動技術(shù)主要是指利用驅(qū)動裝置和相應(yīng)的元件來對設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動，泵站中應(yīng)用這種技術(shù)體現(xiàn)在以下幾個方面：1）工作人員利用伺服驅(qū)動技術(shù)來驅(qū)動泵站中的電力設(shè)備，將執(zhí)行元件中的電路和控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，確?？刂颇軌蚪y(tǒng)一調(diào)令。此外，利用機(jī)械接口來將機(jī)械和執(zhí)行部分進(jìn)行連接，這樣就能夠讓其執(zhí)行相應(yīng)的動作。2）伺服驅(qū)動技術(shù)在泵站中應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)恒壓供水。通過對設(shè)備的有效控制和處理，合理地保證入水壓力能夠在規(guī)定范圍內(nèi)，并且還能夠?qū)崟r對壓力進(jìn)行計算，將最終的結(jié)果上傳到操作系統(tǒng)中，以此來控制設(shè)備。在這個過程中，泵站的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自我變頻，這樣就能夠?qū)Ρ谜緳C(jī)組功率和臺數(shù)有效控制，不僅能夠減少問題，而且還能夠節(jié)約能源[8]。

5 泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)的具體體現(xiàn)

5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.1.1 系統(tǒng)整體

泵站機(jī)電自動化控制系統(tǒng)主要是由主站控制和現(xiàn)場控制兩個部分所組成，這兩個部分的功能有所不同。主站控制單元主要是對泵站機(jī)組提供相應(yīng)的配電設(shè)備，并且實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)設(shè)備的監(jiān)控?，F(xiàn)場控制是能夠利用相應(yīng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對泵站運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)控，還能夠通過輸入和輸出接口來進(jìn)行連接。此外，泵站綜合系統(tǒng)會利用雙網(wǎng)連接的方法，各系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)并不會受到影響，能夠獨(dú)立操作，這樣就使得即使在運(yùn)行中一部分出現(xiàn)問題，那么計算機(jī)也能夠正常運(yùn)行。

5.1.2 自動化辦公系統(tǒng)

根據(jù)泵站自動系統(tǒng)的特點(diǎn)，相關(guān)部門會按照自己的工作內(nèi)容來進(jìn)行操作，及時地查詢在泵站中的數(shù)據(jù)，并通過局域網(wǎng)來打印相關(guān)文件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的共享，進(jìn)一步完成公文流轉(zhuǎn)。

5.1.3 信息發(fā)布系統(tǒng)

泵站綜合系統(tǒng)不僅僅是一個整體，而且還能夠分為不同的子系統(tǒng)，之間相互獨(dú)立又有著聯(lián)系。這一系統(tǒng)會分為動態(tài)和靜態(tài)兩個頁面，靜態(tài)會展示泵站的分布，動態(tài)則是收集和分析各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。與此同時，還會有服務(wù)器來為其提供支出，減少傳統(tǒng)文件的整理問題，讓數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

5.1.4 監(jiān)控圖像系統(tǒng)

圖像監(jiān)控系統(tǒng)能夠保證圖像的清晰，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，備份相關(guān)資料。不僅能夠同步同時顯示，而且還能夠定點(diǎn)縮放，操作頁面簡單，更容易達(dá)到工作人員要求。

5.2 自動化運(yùn)行步驟

泵站自動化控制系統(tǒng)是用戶提前設(shè)計參數(shù)，然后系統(tǒng)就會根據(jù)參數(shù)的條件來檢測設(shè)備情況，判斷設(shè)備是否正常運(yùn)行。打開泵站自動化控制系統(tǒng)后，一旦設(shè)備達(dá)到停機(jī)的要求，那么各機(jī)組的設(shè)備都會依次關(guān)閉相應(yīng)的設(shè)備。如果系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備不能夠及時關(guān)閉，也會及時發(fā)出警報。

5.3 控制模式

泵站的自動化控制系統(tǒng)一般都會利用遙控來進(jìn)行控制，操作人員能夠在上位機(jī)上手動操作相應(yīng)設(shè)備。在自動化控制模式下系統(tǒng)會利用半自動或者是全自動的運(yùn)行模式，根據(jù)操作人員的需求來自動開啟或者是關(guān)閉。此外，系統(tǒng)還具有手動操作的模式，能夠在現(xiàn)場按照按鈕來進(jìn)行操作，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)物來顯示設(shè)備的開關(guān)機(jī)。

5.4 主要功能

5.4.1 采集和處理功能

泵站綜合系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會對各個單元的電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并由數(shù)據(jù)中心來對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。與此同時，主控制系統(tǒng)會及時地采集一些非電量信息，而且還能夠根據(jù)信息的類型來進(jìn)行分類，對于其中不正確的數(shù)據(jù)能夠及時清除，并將最終的數(shù)據(jù)打包上傳，以便于后續(xù)的查詢和使用。

5.4.2 監(jiān)控安全運(yùn)行

安全運(yùn)行是泵站系統(tǒng)運(yùn)行的重要內(nèi)容，所以監(jiān)控安全運(yùn)行就顯得非常重要。在這其中核心主要分為幾個方面。1）實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行情況，泵站的工作人員可以根據(jù)泵站控制系統(tǒng)來對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行不受控制就可以通過系統(tǒng)來進(jìn)行修改，在這其中需要注意的就是工作人員必須要具備權(quán)限才能夠修改。2）泵站系統(tǒng)能夠通過多種狀態(tài)來監(jiān)控設(shè)備，或者是通過人工定期檢查的方法來了解設(shè)備運(yùn)行情況，一旦發(fā)生問題會及時報警，為后續(xù)維修提供數(shù)據(jù)支持。3）定期分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)生問題或者是產(chǎn)生故障，那么就應(yīng)該及時修改相關(guān)數(shù)據(jù)，排除其中故障，并采取輔助設(shè)備進(jìn)行處理。泵站的綜合監(jiān)控不僅能夠?qū)Ρ谜局兴性O(shè)備進(jìn)行控制和修改，還能確保整個系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定[9]。

5.4.3 實(shí)時控制功能

除去自動化運(yùn)行外，泵站的操作人員還可以通過手動或者是半自動的方法來加以操作，通過操作頁面來直接啟動或者關(guān)停設(shè)備。泵站所有的自動化控制系統(tǒng)還可以在線修改數(shù)據(jù)，為設(shè)備運(yùn)行提供幫助。

6 泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)應(yīng)注意的問題

6.1 處理好測量、控制和保護(hù)關(guān)系

泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)在運(yùn)用過程中，技術(shù)本身并不難，主要是需要重視泵站水位測量、控制和保護(hù)之間的關(guān)系。因?yàn)樵谧詣踊刂萍夹g(shù)運(yùn)用中所收集到的具體數(shù)據(jù)都是根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r來得知，那么在運(yùn)行上就需要保護(hù)，也可以在一定程度上保護(hù)泵站自身，讓泵站也能夠獲得理想經(jīng)濟(jì)收益，維護(hù)泵站運(yùn)行。

6.2 正確劃分自動控制單元

泵站機(jī)電自動化控制設(shè)計在很多環(huán)節(jié)上有著獨(dú)立的特點(diǎn)，那么這些獨(dú)立單元就需要按照相應(yīng)順序來進(jìn)行連接，一些單元的范圍還需要有效明確。比如控制單元范圍大，那么所能夠控制的內(nèi)容就多，需要控制好層次，保證各單元分工明確，這樣才能夠更好地提高工作效率。

6.3 控制好兼容性和拓展性

泵站的自動化發(fā)展在不斷優(yōu)化，那么在自動化控制技術(shù)不斷運(yùn)用過程中，就應(yīng)該控制好技術(shù)的兼容性和拓展性，以便于后續(xù)技術(shù)運(yùn)用的順利。而且在安裝的時候，需要充分考慮到后續(xù)的安裝情況，確保前后的安裝不存在沖突，這樣才能夠讓各類機(jī)電在運(yùn)行時不會出現(xiàn)問題。

7 結(jié)語

總而言之，在泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)運(yùn)用過程中，應(yīng)該深入分析自動化控制技術(shù)的具體需求，并明確自動化控制技術(shù)所運(yùn)用的范圍和內(nèi)容。針對在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，要能及時調(diào)整，以此來確保自動化控制技術(shù)更好地為泵站發(fā)展服務(wù)，提高泵站的工作水平，推動社會進(jìn)步。