一种主备提升泵的智能化控制方案

摘  要：針对二用一备提升泵系统，文章提出一种智能化控制方案。通过分析工艺专业提出的控制需求及实际运营维护需求，提出采用虚拟泵号的方法，顺利实现高编号泵向低编号泵转换的控制需求，在进水量随机的情况下，泵的按需切换、顺序切换、故障跳转等措施保证了提升泵系统的持续稳定运行，保证了主泵与备用泵的均衡出力问题，有效优化了泵的工况参数，增加了提升泵系统的非故障持续时间，从而为整个污水处理系统的持续稳定运行提供了有力保证。

关键词：提升泵;控制方案;主备切换;轮次循环;按需分配

中图分类号：TP311         文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）01-0127-05

Abstract： This paper presents an intelligent control scheme for the lifting pump system with two working and one standby. By analyzing the control requirements and actual operation and maintenance requirements put forward by the craft specialty， the method of virtual pump number is put forward to smoothly realize the control demand for the conversion from high number pump to low number pump. In the case of random water inflow， the measures such as on-demand switching， sequential switching and fault tripping of the pump ensure the continuous and stable operation of the lifting pump system， The balanced output of the main pump and the standby pump is ensured， the working condition parameters of the pump are effectively optimized， and the non fault duration of the lifting pump system is increased， which provides a strong guarantee for the continuous and stable operation of the whole sewage treatment system.

Keywords： lifting pump; control scheme; main and standby switching; round cycle; distribution on demand

0  引  言

在污水处理厂的系统中，污水提升泵系统是其重要一环。将集水井的水提升至调节池，即集水井提升泵系统，或者将调节池提升至生化池，即调节池提升泵系统，均为污水处理工艺的主流程环节。如何保证提升泵系统的高效稳定运行，也是保证污水处理厂稳定运行的关键之一。本文提出一种提升泵系统的自动控制方案，能够更智能的解决主泵与备用泵的选择问题，优化泵的启动时序，均衡主泵与备用泵负荷，减少系统故障维护概率，达到提升泵系统的高效稳定运行。

1  控制要求

典型的二用一备提升泵系统模型图如图1所示。工艺提出泵的控制要求：

（1）进水池液位达到中液位启动一台泵，中液位启动两台泵，高液位启动三台泵。

（2）出水池液位达到高液位，停止提升泵运行，中液位允许启动。

（3）提升泵要求轮次循环启动，即本次启动A泵，下次启动B泵，如此循环。

结合实际运营需要，针对工艺提出的控制要求进一步深化，除了上述要求之外，仍有以下要求需要满足：

（1）泵有故障或非远程自动状态下，应能跳过该泵，启动下一台泵。

（2）泵启动时应能错峰启动，不能两台或三台同时启动，减少启动冲击负荷。

（3）本次启动C泵，此时需要启动两台泵或三台泵时，应能控制启动A泵或B泵。

（4）各泵出力的时间在比较长的时间内偏差不大，均衡出力。

2  功能块参数介绍

FB3功能块输入输出参数定义如表1所示。

设备数据“MOTOR”类型定义如表2所示。

液位数据“Analog”类型定义如表3所示。

功能块功能介绍如表4所示。

在这里引入泵编号修正的概念，用于两处：

（1）针对最小泵编号，当该泵出现故障时，将最小泵编号加1，程序段10体现该处应用。

（2）针对顺序启动下，究竟启动哪几台泵，需要分析。通过逻辑分析，引入虚拟泵号，虚拟泵号与实际泵号存在逻辑关联。如下图所示，二用一备的情况下，此时需要3#泵启动，需求两台泵，正常情况下应该启动3#泵与1#泵，虚拟出4#泵，4#泵的虚拟泵号即为1#泵编号与总泵台数的值，其他情况一一类似，效果图如表5所示。

程序段7中，用于记录最小泵编号，其逻辑如图2所示，其参数符号注释见表6，其目的是实现下一次启动泵的编号轮换。

在整个的程序设计中，遵循的一个基本原则是，正常的逻辑与异常情况下的处理。在针对泵启动条件的程序段11中可以看出。一种是正常情况下的通过泵的编号判断来确定当前泵是否需要运行，另一种是本来不是1#泵运行，但是因为需要3#泵运行的时候，3#泵出现了故障，比如运行中设备过电流跳闸，因此需要1#泵运行，这样就解决了泵运行中的故障切换，达到智能调配的目的。

功能块测试与使用情况（仿真模拟）：

通过仿真软件，虚拟液位波动，模拟进水量触发泵的启动，可以根据液位值模拟控制启动泵的数量。可以根据仿真软件模拟泵的正常与故障状态，测试以下几个类别：

（1）需求单台泵的正常轮换，如图3图所示。设定当前液位值满足一台泵的启动情况，最小泵编号为1#泵，顺利启动1#泵。将液位值清零，模拟停泵条件，1#泵停止。再次设定液位满足一台泵的启动情况，此时最小泵编号为2#泵，顺利启动2#泵。依次触发，顺利实现1#—2#—3#—1#—2#……的轮次触发机制。

（2）需求两台泵的正常轮换，两台泵相差10 S错开启动，如图4所示。设定当前液位值满足两台泵的启动情况，最小泵编号为1#泵，首先启动1#泵，1#泵启动10 S后，2#泵启动。将液位值清零，模拟停泵条件，再次设定液位条件，最小泵编号为2#泵。2#泵启动，10 S后3#泵顺利启动，依次测试顺利实现需求两台泵的情况下，两台泵的错峰启动，以及轮次触发。

（3）需求一台泵时，中间有泵故障，跳转到下一台泵启动，如图5所示。设定当前液位值为满足一台泵的启动情况，此时系统记录最小泵编号为2#泵，但是此时2#泵并未投入自动运行，系统默认2#泵故障中，此时启动3#泵，跳过2#泵自动运行。

（4）需求两台泵时，中间泵故障，跳转到下一台泵启动，如图6所示。设定液位值满足两台泵的启动情况，最小泵编号为1#泵，按要求应该启动1#，2#泵，担此时2#泵未投入自动运行，此时系统启动了1#，3#泵。3#泵滞后1#泵10 S后启动。

3  反馈

自2020年7月调试至2021年2月回访，运营人员反馈在实际使用中，经过一段时间后泵的使用情况如表7所示，数据透视图如图7所示。

针对累积时间的分析，结合运营人员反馈，需要注意以下几个因素：

（1）上述时间有设备手动运行的累积时间。

（2）调试期间因其他原因，运营只选择了单台泵自动运行，后续才所有设备投入自动运行。

（3）部分泵因故障停运一段时间。

综合一些原因分析上述数据，初步认为该循环控制系统基本解决了二用一备的提升泵系统在进出水水量随机的情况下，主泵与备用泵均衡出力的问题，实现主泵与备用泵依次轮换优先级一致的问题。

4  结  论

该系统的自动轮换选择起始泵，跳开故障泵等自动功能，有效提升了提升泵系统的稳定性，提升了提升泵系统的连续无故障时间，提高了污水处理站的持续运行时间，减少了运营人员工作量。

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作者简介：牛富荣（1981.03—），男，汉族，湖北当阳人，中级，本科，研究方向：电子工程。