【摘要】地鐵自動(dòng)排水系統(tǒng)是負(fù)責(zé)地鐵交通所屬范圍內(nèi)的所有建筑物的排水，水源主要來源于車站的雨、污、廢水等，上述各類排水匯集到對(duì)應(yīng)的集水井，當(dāng)集水井水位上升到一定高度后經(jīng)潛污泵自動(dòng)抽排出站外，從而避免地鐵設(shè)備、設(shè)施受到水淹的風(fēng)險(xiǎn)。論文介紹了地鐵自動(dòng)排水系統(tǒng)中一種基于浮球開關(guān)的潛污泵控制策略改進(jìn)措施，對(duì)比分析了改進(jìn)前后的控制策略，對(duì)地鐵自動(dòng)排水系統(tǒng)中的潛污泵控制策略提供了一些參考。

1地鐵自動(dòng)排水系統(tǒng)

    地鐵自動(dòng)排水系統(tǒng)主要由集水井，潛污泵，排水管，液位傳感器，水泵控制部分組成。其中，液位傳感器是一種常用的測量儀器，被廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)當(dāng)中。液位傳感器的種類較多，主要分為三大類：①電極式浮球液位開關(guān)，電極式浮球液位開關(guān)本體使用工程塑料制成，密封性好、機(jī)械強(qiáng)度高；信號(hào)傳輸電纜采用特殊材料制成，耐用且抗腐蝕能力好；結(jié)構(gòu)較為簡單。通過輸出穩(wěn)定的“通”、“斷”信號(hào)，不產(chǎn)生誤操作，可靠性高。此外，安裝方便，調(diào)試簡單，通過上下調(diào)節(jié)定位重塊，即可任意調(diào)節(jié)基準(zhǔn)控制范圍。②浮筒式液位傳感器：浮筒式液位傳感器是利用金屬膜應(yīng)變傳感原理來測量液體的液位的，優(yōu)點(diǎn)是測量精度較高，但設(shè)備成本相對(duì)較高。③靜壓式液位傳感器：靜壓式液位傳感器是利用液體靜壓力的測量原理進(jìn)行工作。常見選用硅壓力測壓傳感器將測量到的液體壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，之后再經(jīng)放大電路放大，以及經(jīng)補(bǔ)償電路補(bǔ)償，較后以小電流方式輸出液位值，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后反饋液位讀數(shù)。（相關(guān)推薦：ATE133系列壓力變送器）

    上述三種液位傳感器從左至右對(duì)應(yīng)了下文圖1所示的實(shí)物。

    后兩種傳感器屬于可精確測量液位高度的傳感器，因地鐵排水系統(tǒng)中對(duì)于液位的檢測精度無特殊要求，但對(duì)設(shè)備的可靠性要求較高，因此，電極式的浮球液位開關(guān)在地鐵排水系統(tǒng)中較為常見[1]。

2改進(jìn)前的控制策略

    以車站主廢水泵房潛污泵（二臺(tái)泵）為例，在廢水池內(nèi)設(shè)潛污泵兩臺(tái)，日常情況僅一臺(tái)工作，且依次輪換工作，互為備用；特殊情況下（例如超高水位）兩臺(tái)同時(shí)啟動(dòng)。廢水池內(nèi)設(shè)超低報(bào)警水位、停泵水位、第一臺(tái)泵啟泵水位、第二臺(tái)泵啟泵水位（同時(shí)為超高報(bào)警水位）共四個(gè)水位，對(duì)應(yīng)設(shè)置四個(gè)浮球開關(guān)；其控制要求如下：①當(dāng)水位達(dá)到超低水位時(shí)報(bào)警，控制回路將保證兩臺(tái)潛污泵都停止工作。②當(dāng)水位達(dá)到停泵水位時(shí)，兩臺(tái)潛污泵均能停止工作。③當(dāng)水位達(dá)到第一臺(tái)泵啟泵水位時(shí)，第一臺(tái)潛污泵開啟。④當(dāng)水位達(dá)到第二臺(tái)泵啟泵水位時(shí)，控制回路保證兩臺(tái)潛污泵都處于運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

    改進(jìn)前的控制策略通過使用繼電器控制電路實(shí)現(xiàn)終端控制功能，見圖2。

3改進(jìn)后的控制策略

    同樣以車站主廢水泵房潛污泵（二臺(tái)泵）為例，廢水池內(nèi)設(shè)潛污泵兩臺(tái)，日常情況僅一臺(tái)工作，且依次輪換工作，互為備用；特殊情況下（例如超高水位）兩臺(tái)同時(shí)啟動(dòng)。廢水池內(nèi)設(shè)超低報(bào)警水位、停泵水位、第一臺(tái)泵啟泵水位、第二臺(tái)泵啟泵水位（同時(shí)為超高報(bào)警水位）以及危險(xiǎn)報(bào)警水位共五個(gè)水位，對(duì)應(yīng)設(shè)置五個(gè)浮球開關(guān)如下：①當(dāng)水位達(dá)到超低水位時(shí)報(bào)警，控制回路將保證兩臺(tái)潛污泵都停止工作。②當(dāng)水位達(dá)到停泵水位時(shí)，兩臺(tái)潛污泵均能停止工作。③當(dāng)水位達(dá)到第一臺(tái)泵啟泵水位時(shí)，第一臺(tái)泵開啟。④當(dāng)水位達(dá)到第二臺(tái)泵啟泵水位時(shí)，控制回路將保證兩臺(tái)潛污泵都處于運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。⑤當(dāng)水位達(dá)到危險(xiǎn)報(bào)警水位時(shí)，車站控制室發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并可在車站控制室強(qiáng)制啟動(dòng)兩臺(tái)潛污泵。⑥增設(shè)浮球故障邏輯判斷、控制電源故障反饋以及終端控制箱面板設(shè)有指示燈指示信息，并能反饋到BAS（樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)）系統(tǒng)中。

    改進(jìn)后的控制策略通過使用PLC實(shí)現(xiàn)終端控制功能，見圖3。

4改進(jìn)前后的控制策略對(duì)比分析

    從改進(jìn)前后的控制策略描述可知，兩者的基本功能大體相同，均針對(duì)兩臺(tái)潛污泵的啟停功能進(jìn)行控制。改進(jìn)后的控制策略不同之處在于：①增加危險(xiǎn)報(bào)警水位，當(dāng)啟一臺(tái)泵水位或啟兩臺(tái)泵水位的浮球開關(guān)故障或兩者均故障時(shí)導(dǎo)致無法及時(shí)抽水，水位到達(dá)危險(xiǎn)報(bào)警水位時(shí)可在車站控制室接收到報(bào)警信息，同時(shí)可通過車站控制室設(shè)置的強(qiáng)制啟動(dòng)按鈕進(jìn)行啟動(dòng)兩臺(tái)泵進(jìn)行抽水。②通過采用PLC進(jìn)行控制，增加浮球開關(guān)故障邏輯判斷功能、控制電源故障判斷功能，將故障判斷反饋到BAS系統(tǒng)中，以及在終端控制箱面板增設(shè)指示燈指示信息，改進(jìn)人機(jī)交互體驗(yàn)。其中浮球開關(guān)邏輯故障判斷功能設(shè)計(jì)為其中某一個(gè)浮球開關(guān)故障的判斷。例如，假設(shè)超低水位報(bào)警信號(hào)發(fā)出，則判斷停泵水位浮球開關(guān)故障；假設(shè)未經(jīng)開啟一臺(tái)水泵就開啟兩臺(tái)水泵時(shí)，則判斷為啟一臺(tái)泵的水位浮球開關(guān)故障；假設(shè)未啟動(dòng)兩臺(tái)泵而發(fā)出危險(xiǎn)報(bào)警信號(hào)時(shí)，則判斷為啟兩臺(tái)泵水位浮球開關(guān)故障。控制電源故障則通過硬接點(diǎn)連接到BAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)判斷。

    第1點(diǎn)改進(jìn)使得車站控制室的人員可以更快的發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)水位的報(bào)警信息，并根據(jù)報(bào)警信息采取緊急強(qiáng)啟兩臺(tái)潛污泵進(jìn)行抽水，防止發(fā)生水淹設(shè)備設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)。

    第2點(diǎn)改進(jìn)措施則主要增加了對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的故障判斷，因部分集水井位于地鐵隧道區(qū)間中，若需到現(xiàn)場確認(rèn)故障表現(xiàn)則需耗費(fèi)一定的時(shí)間。遠(yuǎn)程報(bào)送具體的故障有利于設(shè)備維保人員更迅速的掌握到具體的故障信息，以便快速提供解決方案，提前準(zhǔn)備故障處理所需的材料和工器具，及時(shí)完成故障的處理。

5總結(jié)

    通過對(duì)地鐵自動(dòng)排水系統(tǒng)控制策略的改進(jìn)，增加了危險(xiǎn)報(bào)警水位浮球開關(guān)的設(shè)置，并增加了浮球開關(guān)故障邏輯判斷功能、控制電源故障判斷功能以及終端控制箱面板增設(shè)指示燈指示信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程強(qiáng)啟抽水功能，節(jié)省了需到現(xiàn)場確認(rèn)具體故障表現(xiàn)的時(shí)間，改善人機(jī)交互的體驗(yàn)，進(jìn)一步提高了地鐵自動(dòng)排水系統(tǒng)的設(shè)備可靠性。

 

 

相關(guān)產(chǎn)品推薦：PT310擴(kuò)散硅壓阻式壓力變送器