一种封闭式四级串并联泵站系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种封闭式四级串并联泵站系统及其控制方法，该封闭式四级串并联泵站系统，包括一级泵站、二级泵站、三级泵站、四级泵站，所述一级泵站、二级泵站、三级泵站、四级泵站串联在一起，每级泵站设有多台水泵机组并联运行；该系统的控制方法至少包括：启泵调度方法；停泵调度方法；故障调度方法；恒压控制方法。本发明相对于现有的泵站前有进水池，泵站末端有出水池供水方案，本发明无需建设调节池，占地小、投资小，大大节约工程成本。

说明书

技术领域

本案发明涉及水利工程领域，尤其涉及一种封闭式四级串并联泵站系统及其控制方法。

背景技术

目前国内大中型泵站的长距离供水工程采用多级泵站扬水时，全部采用泵站前有进水池，泵站末端有出水池，既前一级泵站的出水池就是下一级泵站的前池，通过进水池或出水池进行流量调节。这样势必造成调节池的容量很大，规模很大，占地多，投资大。鉴于上述存在的问题，考虑到当前自动化控制水平的先进性，提出了一种封闭式四级串并联泵站联控联调管道恒压自动调度运行方案，该调度运用方案已在山东省滕州市安全运行半年时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封闭式四级串并联泵站系统及其控制方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种封闭式四级串并联泵站系统，包括一级泵站、二级泵站、三级泵站、四级泵站，所述一级泵站、二级泵站、三级泵站、四级泵站串联在一起， 每级泵站设有多台水泵机组并联运行。

优选的，每级泵站的前后均设置水位计和流量计。

优选的，每台水泵机组的组前后分别设置压力传感器。

优选的，一级泵站与水源地连接，水源地设有水位自动控制闸门，水位自动控制闸门用于根据水位自动调节进水量大小，并发送水位、水情信息。

一种封闭式四级串并联泵站系统控制方法，控制方法至少包括：启泵调度方法；停泵调度方法；故障调度方法；恒压控制方法。

所述启泵调度方法包括如下步骤：

1）、调度中心下达准备开机指令；

2）、各级泵站将收到开机提示音，等待各级泵站信号反馈；需各级泵站人工检查泵前泵后检修阀是否打开、是否有工作人员在检修设备，若以上条件都具备，泵站工作人员给调度中心一个反馈信号，四级泵站都有反馈信号，调度中心具备开机条件；

3）、调度中心设定4个泵站泵后压力下达开机指令，首先启动1级泵站变频机组；一级泵站变频机组启动，PLC程序自动检测启泵条件：

前池水位>最小开机水位；真空泵远程状态；液控止回阀远程状态；进线开关柜合闸位置；变频电机柜远程状态；变频器处于ready状态、没有故障信；电机温度无超限，高压电机：轴承温度报警值：85℃，停机值：95℃，高压电机：定子温度报警值：125℃，停机值：130℃；

4）、启动抽真空装置，抽真空完成，返回抽真空完成信号抽真空装置自动关闭；

5）、启动变频器，变频器以50HZ运行，检测变频运行信号，规定时间未检测到运行信号，报故障，停止变频器；

6）、泵前后压力差值达到设定值0.24MPa，打开液控止回阀，检测液控止回阀开到位信号，若在设定开阀时间内没有检测到开到位信号，报故障，停止开阀，阀门应在60s内均匀开启；

7）、1级泵站开始向2级泵站充水，二级泵站变频机组启动，PLC程序自动检测启泵条件：1.泵前压力>开机压力0.15MPa；2.液控止回阀远程状态；3.0.4kV进线开关柜合闸位置；4.0.4kV变频电机柜远程状态；5.变频器处于ready状态、没有故障信号；6.电机温度无超限，电机：轴承温度报警值：85℃，停机值：95℃，电机：定子温度报警值：135℃，停机值：145℃；

8）、根据实际运行时间检测，30S后启动变频器，变频器以50HZ运行，检测变频运行信号，规定时间未检测到运行信号，报故障，停止变频器；

9）、泵前后压力差值达到0.20MPa，打开液控止回阀，检测液控止回阀开到位信号，若在设定开阀时间内没有检测到开到位信号，报故障，停止开阀，阀门应在60s内均匀开启；

10）、2级泵站开始向3级泵站充水，三级泵站变频机组启动，PLC程序自动检测启泵条件：泵前压力>开机压力0.15MPa；液控止回阀远程状态；进线开关柜合闸位置；变频电机柜远程状态；变频器处于ready状态、没有故障信号；电机温度无超限，电机：轴承温度报警值：85℃，停机值：95℃，电机：定子温度报警值：125℃，停机值：130℃；

11）、泵前后压力值达到设定值0.40MPa，打开液控止回阀，检测液控止回阀开到位信号，若在设定开阀时间内没有检测到开到位信号，报故障，停止开阀，阀门应在80s内均匀开启；

12）、3级泵站开始向4级泵站充水，四级泵站变频机组启动，PLC程序自动检测启泵条件：泵前压力>开机压力0.15MPa；液控止回阀远程状态；进线开关柜合闸位置；变频电机柜远程状态；变频器处于ready状态、没有故障信号；电机温度无超限，电机：轴承温度报警值：85℃，停机值：95℃，电机：定子温度报警值：125℃，停机值：130℃；

13）、根据实际运行时间检测，60S后启动变频器，变频器以50HZ运行，检测变频运行信号，规定时间未检测到运行信号，报故障，停止变频器；

14）、泵前后压力值达到设定值0.40MPa，打开液控止回阀，检测液控止回阀开到位信号，若在设定开阀时间内没有检测到开到位信号，报故障，停止开阀，阀门应在100s内均匀开启，4级泵站开始向受水管道充水，充水流程完成。

所述停泵调度方法包括如下步骤：四级泵站停机，自末级泵站开始停机，即四级泵站先完全停机，三级泵站停机，二级泵站停机，一级泵站最后停机，每级泵站内的水泵机组停机，先停一台水泵机组，第一台水泵机组完成停机后再关闭第二台水泵机组，且先停工频电机，后停变频电机。

单台水泵机组停机方法：调度中心下达停机指令；关闭泵后液控止回阀，一级泵站阀门在60s内均匀关闭，二级泵站阀门在60s内均匀关闭，三级泵站阀门在80s内均匀关闭，四级泵站阀门在150s内均匀关闭，在阀门关闭的过程中，水泵机组若为变频同步降频至允许最低频率；液控止回阀关到位在规定时间未检测到关到位信号，报故障；停止水泵机组，电机柜分闸位置、无电机运行信号，单台水泵机组完全关闭。

故障调度方法包括如下步骤：单台水泵机组事故停机，泵后液控阀进入进入事故关阀流程，先快关后慢关，其中：

A.一级泵站关阀时间60s，

10s—0%～80%，

50s—80%～100%；

B.二级泵站关阀时间60s，

10s—0%～80%，

50s—80%～100%；

C.三级泵站关阀时间80s，

10s—0%～80%，

70s—80%～100%；

D.四级泵站关阀时间150s，

10s—0%～80%，

140s—80%～100%；

单台水泵机组失电，该机组进入事故停机流程，同时启动该站另外1台机组，本站其余机组、其余泵站机组正常运行；二级、三级、四级泵站的站前压力低于0.02MPa时，并持续15s以上该座泵站机组全部进入事故停机流程；四级泵站全站失电，泵站所有机组进入事故停机流程；一、二、三级泵站正常运行；三级泵站全站失电，三级、四级泵站所有机组进入事故停机流程，一、二级泵站正常运行；二级泵站全站失电，二、三、四级泵站所有机组进入事故停机流程，一级泵站正常运行；一级泵站全站失电，全线联控泵站所有机组进入事故停机流程。

恒压控制方法，一级、二级、三级、四级泵站通过监测泵后的压力实现恒压控制，一级、二级、三级、四级泵站泵后主管道恒压数值范围分别为：0.22MPa（0.21～0.25MPa）、0.27MPa（0.26～0.31MPa）、0.32MPa（0.31～0.36MPa）、0.40MPa（0.39～0.44MPa）；为保持恒压，优先通过变频机组的升降频来实现，变频机组升降频仍然达不到设定值范围时，采取多开、关机组实现；采取多开、关机组实现的具体控制方法为：监测泵后压力数值，当泵后数值大于设定值范围，变频水泵机组降频运行，机组降至一定频率后，若达到设定的数值范围，则保持该频率不变，否则继续降频，直至降至允许的频率下限值，若变频机组按允许的频率下限值运行，泵后压力仍小于设定值范围，则关闭一台机组，依次类推，通过关闭机组实现恒压；当泵后数值小于设定值范围，变频水泵机组升频运行，机组升至一定频率后，若达到设定的数值范围，则保持该频率不变，否则继续升，直至升至50HZ工频运行，若变频机组工频运行，泵后压力仍小于设定值范围，则开启一台机组，依次类推，通过多开机组实现恒压。

本发明的有益效果是：本发明每级泵站所有的调度、管道压力控制、操作均可以在工控机端点击完成，依照运行方案即可实现全线供水调度，通过修改恒压控制的4个关键压力值可实现不同工况下的最优运行方案；相对于现有的泵站前有进水池，泵站末端有出水池供水方案，本发明无需建设调节池，占地小、投资小，大大节约工程成本。

附图说明

图1为本发明封闭式四级串并联泵站系统结构图；

图中：1、一级泵站，2、二级泵站，3、三级泵站，4、四级泵站，5、水泵机组。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，一种封闭式四级串并联泵站系统，包括一级泵站1、二级泵站2、三级泵站3、四级泵站4，所述一级泵站1、二级泵站2、三级泵站3、四级泵站4串联在一起， 每级泵站设有多台水泵机组5并联运行，每级泵站的前后均设置水位计和流量计，每台水泵机组的组前后分别设置压力传感器，一级泵站与水源地连接，水源地设有水位自动控制闸门，水位自动控制闸门用于根据水位自动调节进水量大小，并发送水位、水情信息。

本发明还提供了该封闭式四级串并联泵站系统控制方法，控制方法至少包括：启泵调度方法；停泵调度方法；故障调度方法；恒压控制方法。

所述启泵调度方法包括如下步骤：

1）、调度中心下达准备开机指令；

2）、各级泵站将收到开机提示音，等待各级泵站信号反馈；需各级泵站人工检查泵前泵后检修阀是否打开、是否有工作人员在检修设备，若以上条件都具备，泵站工作人员给调度中心一个反馈信号，四级泵站都有反馈信号，调度中心具备开机条件；

3）、调度中心设定4个泵站泵后压力下达开机指令，首先启动1级泵站变频机组；一级泵站变频机组启动，PLC程序自动检测启泵条件：

前池水位>最小开机水位；真空泵远程状态；液控止回阀远程状态；进线开关柜合闸位置；变频电机柜远程状态；变频器处于ready状态、没有故障信；电机温度无超限，高压电机：轴承温度报警值：85℃，停机值：95℃，高压电机：定子温度报警值：125℃，停机值：130℃；

4）、启动抽真空装置，抽真空完成，返回抽真空完成信号抽真空装置自动关闭；

5）、启动变频器，变频器以50HZ运行，检测变频运行信号，规定时间未检测到运行信号，报故障，停止变频器；

6）、泵前后压力差值达到设定值0.24MPa，打开液控止回阀，检测液控止回阀开到位信号，若在设定开阀时间内没有检测到开到位信号，报故障，停止开阀，阀门应在60s内均匀开启；

7）、1级泵站开始向2级泵站充水，二级泵站变频机组启动，PLC程序自动检测启泵条件：1.泵前压力>开机压力0.15MPa；2.液控止回阀远程状态；3.0.4kV进线开关柜合闸位置；4.0.4kV变频电机柜远程状态；5.变频器处于ready状态、没有故障信号；6.电机温度无超限，电机：轴承温度报警值：85℃，停机值：95℃，电机：定子温度报警值：135℃，停机值：145℃；

8）、根据实际运行时间检测，30S后启动变频器，变频器以50HZ运行，检测变频运行信号，规定时间未检测到运行信号，报故障，停止变频器；

9）、泵前后压力差值达到0.20MPa，打开液控止回阀，检测液控止回阀开到位信号，若在设定开阀时间内没有检测到开到位信号，报故障，停止开阀，阀门应在60s内均匀开启；

10）、2级泵站开始向3级泵站充水，三级泵站变频机组启动，PLC程序自动检测启泵条件：泵前压力>开机压力0.15MPa；液控止回阀远程状态；进线开关柜合闸位置；变频电机柜远程状态；变频器处于ready状态、没有故障信号；电机温度无超限，电机：轴承温度报警值：85℃，停机值：95℃，电机：定子温度报警值：125℃，停机值：130℃；

11）、泵前后压力值达到设定值0.40MPa，打开液控止回阀，检测液控止回阀开到位信号，若在设定开阀时间内没有检测到开到位信号，报故障，停止开阀，阀门应在80s内均匀开启；

12）、3级泵站开始向4级泵站充水，四级泵站变频机组启动，PLC程序自动检测启泵条件：泵前压力>开机压力0.15MPa；液控止回阀远程状态；进线开关柜合闸位置；变频电机柜远程状态；变频器处于ready状态、没有故障信号；电机温度无超限，电机：轴承温度报警值：85℃，停机值：95℃，电机：定子温度报警值：125℃，停机值：130℃；

13）、根据实际运行时间检测，60S后启动变频器，变频器以50HZ运行，检测变频运行信号，规定时间未检测到运行信号，报故障，停止变频器；

14）、泵前后压力值达到设定值0.40MPa，打开液控止回阀，检测液控止回阀开到位信号，若在设定开阀时间内没有检测到开到位信号，报故障，停止开阀，阀门应在100s内均匀开启，4级泵站开始向受水管道充水，充水流程完成。

所述停泵调度方法包括如下步骤：四级泵站停机，自末级泵站开始停机，即四级泵站先完全停机，三级泵站停机，二级泵站停机，一级泵站最后停机，每级泵站内的水泵机组停机，先停一台水泵机组，第一台水泵机组完成停机后再关闭第二台水泵机组，且先停工频电机，后停变频电机。

单台水泵机组停机方法：调度中心下达停机指令；关闭泵后液控止回阀，一级泵站阀门在60s内均匀关闭，二级泵站阀门在60s内均匀关闭，三级泵站阀门在80s内均匀关闭，四级泵站阀门在150s内均匀关闭，在阀门关闭的过程中，水泵机组若为变频同步降频至允许最低频率；液控止回阀关到位在规定时间未检测到关到位信号，报故障；停止水泵机组，电机柜分闸位置、无电机运行信号，单台水泵机组完全关闭。

故障调度方法包括如下步骤：单台水泵机组事故停机，泵后液控阀进入进入事故关阀流程，先快关后慢关，其中：

A.一级泵站关阀时间60s，

10s—0%～80%，

50s—80%～100%；

B.二级泵站关阀时间60s，

10s—0%～80%，

50s—80%～100%；

C.三级泵站关阀时间80s，

10s—0%～80%，

70s—80%～100%；

D.四级泵站关阀时间150s，

10s—0%～80%，

140s—80%～100%；

单台水泵机组失电，该机组进入事故停机流程，同时启动该站另外1台机组，本站其余机组、其余泵站机组正常运行；二级、三级、四级泵站的站前压力低于0.02MPa时，并持续15s以上该座泵站机组全部进入事故停机流程；四级泵站全站失电，泵站所有机组进入事故停机流程；一、二、三级泵站正常运行；三级泵站全站失电，三级、四级泵站所有机组进入事故停机流程，一、二级泵站正常运行；二级泵站全站失电，二、三、四级泵站所有机组进入事故停机流程，一级泵站正常运行；一级泵站全站失电，全线联控泵站所有机组进入事故停机流程。

恒压控制方法，一级、二级、三级、四级泵站通过监测泵后的压力实现恒压控制，一级、二级、三级、四级泵站泵后主管道恒压数值范围分别为：0.22MPa（0.21～0.25MPa）、0.27MPa（0.26～0.31MPa）、0.32MPa（0.31～0.36MPa）、0.40MPa（0.39～0.44MPa）；为保持恒压，优先通过变频机组的升降频来实现，变频机组升降频仍然达不到设定值范围时，采取多开、关机组实现；采取多开、关机组实现的具体控制方法为：监测泵后压力数值，当泵后数值大于设定值范围，变频水泵机组降频运行，机组降至一定频率后，若达到设定的数值范围，则保持该频率不变，否则继续降频，直至降至允许的频率下限值，若变频机组按允许的频率下限值运行，泵后压力仍小于设定值范围，则关闭一台机组，依次类推，通过关闭机组实现恒压；当泵后数值小于设定值范围，变频水泵机组升频运行，机组升至一定频率后，若达到设定的数值范围，则保持该频率不变，否则继续升，直至升至50HZ工频运行，若变频机组工频运行，泵后压力仍小于设定值范围，则开启一台机组，依次类推，通过多开机组实现恒压。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。