CN112096623A - 一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法 - Google Patents

一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法，通过采用本方法，有效解决了泵组在停机过程消除水锤的技术难题，实现了管道及泵组设备的有效保护，该方法可以利用自动化系统接入泵组控制回路，在泵组停机过程中可以直接调用自动流程停机，精准控制泵组各阀门、水泵、电机和辅助设备；有效防止了输调水系统管道的爆管及设备损坏事故发生，有效确保了管网系统的安全；提高了管道输调水系统的稳定性及管道输送的工作效率，延长管道的使用寿命，提高了输调水的经济效益。

Description

一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法
技术领域
本发明涉及液体运输领域，特别是涉及一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法。
背景技术
随着城市建设的发展和生活水平的日益提高，以及自然干旱，需水量不断剧增。同时由于人类的生产、生活和社会活动等原因城市附近水源地下水位不断下降，湖泊等取水地水资源日益枯竭。为保证社会经济的可持续发展，生态水资源的保护已迫在眉睫，利用泵站管道调水，让湖泊水等流动起来、合理用水是治理水污染、保护生态水资源有效方法。因此，采用长距离、高扬程、大流量、复杂地形管道输调水项目也越来越多。
目前在大型输调水项目中广泛使用多级离心泵，大管径输水泵组在突然停泵时，会产生水锤，水锤引起的压强升高，可达管道正常工作压强的几倍，甚至几十倍。这种大幅度的压强波动，造成的危害有:引起管道强烈振动，管道接头断开，破坏阀门，严重的造成管道爆管，沿途房屋渍水，供水管网压力降低；引起水泵反转，破坏泵房内设备或管道，严重的造成泵房淹没；造成人身伤亡等重大事故，影响生产和生活。随着需水量的不断增加，高扬程、大流量、复杂地形管道输调水项目也越来越多。在管道输调水工程项目在运行过程中若有故障发生轻则影响生产，重则导致设备损坏，造成严重的经济损失。对大型泵站防水锤的控制系统要求越来越高，为保证正常的生产秩序，提高设备的使用寿命及安全性，对预防各类人机事故都起到了重要的促进作用。因此对大管径输水泵组防水锤，在投入运行或输水管道附属设备检修后自动控制系统不断优化升级，保证泵组及设备稳定高效运行，成为今后正常运行的基本条件。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法，解决了泵组在停机过程消除水锤的技术难题，实现了管道及泵组设备的有效保护，该方法可以利用自动化系统接入泵组控制回路，在泵组停机过程中可以直接调用自动流程停机，精准控制泵组各阀门、水泵、电机和辅助设备，把停机水锤压力控制在合理范围内从而精准保护泵组设备和操作人员安全。
本发明采用的技术方案如下：
一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法，包括以下步骤：
S1.当机旁手动控制按钮或中控室上位机发出停机指令时，由控制系统调用停机流程完成整个泵组停机过程；泵组由变频器控制启动，当启动完成后，根据输调水情况，可转换为工频控制，也可以由工频转换为变频控制；
S2.泵组处于变频运行状态时，即泵组运行是由变频器调速控制时，首先关闭出口液控阀，关闭过程中限时3s关闭液控阀至90％，然后停止变频器；
S3.变频器停止后，并在2s内全关液控阀，液控阀通过液压站进行控制驱动，实现设备的停机；
S3.如果液控阀未能关闭至90％，则关闭检修球阀，检修球阀限时80s关闭，检修球阀关闭后，停止变频器；
S4.如果如未按时关闭检修球阀，流程退出，然后下达变频器停止命令，限时120s转速将至额定转速的5％以下，确认变频器断路器已分闸，停机结束；
S5.如120s后转速未将至额定转速的5％以下流程退出，泵组继续运行，此时变频器与电机断路器不分闸；
S6.设备处于工频工作状态时，即泵组由工频电源直接供电，电机满转速运行；停机时首先关闭出口液控阀，关闭过程中限时3s关闭液控至90％，通过变频器分闸断路器；然后在2s内全关闭出口液控阀，出口液控阀通过液压站调节关闭时间；然后通过变频器给电机断路器分闸命令；
S7.如果出口液控阀未关闭至90％，关闭检修球阀，限时80s关闭检修球阀，检修球阀关闭，如未按时关闭检修球阀，流程退出，进入下一步；
S8.控制器控制电机断路器分闸，将电机转为变频器供电，限时120s转速降低至额定转速的5％以下，确认电机断路器已分闸，停机结束；如120s后转速未降低至额定转速的5％以下，流程退出；
S9.在停泵过程中，出水侧液控阀关闭失败则转为关闭检修阀，变频器起停止失败、转速未将至额定转速的5％以下时流程自动退出，泵组继续运行；当检修球阀全关失败时流程退出，泵组继续运行。
本发明公开了一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法优选实施方式，包括控制系统，所述控制系统包括信息层、控制层和设备层，所述信息层与控制层信号相连，所述控制层与设备层相连接；所述信息层通过控制层控制设备层，所述控制层可直接控制设备层；包括中控室，所述信息层设置于中控室中，所述中控室中设置有两台上位机，所述控制层包括公用LCU与现场LCU，所述现场LCU与所对应的现场电器设备信号相连，所述公用LCU连接所有现场电器设备，用于非现场控制设备。
进一步地，所述设备层包括机械设备，所述机械设备包括水泵，所述水泵的输出端连接有出水侧液控阀，所述出水侧液控阀的输出端连接有出水侧检修阀，所述水泵的输入端连接有进水侧电动阀。
进一步地，包括流量调节阀、防水锤空气阀、压力波动预防阀、压力波动预防检修球阀，所述流量调节阀、防水锤空气阀、压力波动预防阀、压力波动预防检修球阀串联进供水管路系统。
进一步地，所述水泵连接有电机，所述电机连接有变频器，所述变频器设置于变频器进线柜中，所述水泵连接有现场水泵控制柜、泵组在线监测柜，所述电机连接有水泵电机进线柜，所述电机连接有电机保护柜。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.通过采用本方法，有效解决了泵组在停机过程消除水锤的技术难题，实现了管道及泵组设备的有效保护，该方法可以利用自动化系统接入泵组控制回路，在泵组停机过程中可以直接调用自动流程停机，精准控制泵组各阀门、水泵、电机和辅助设备；
2.有效防止了输调水系统管道的爆管及设备损坏事故发生，有效确保了管网系统的安全；
3.提高了管道输调水系统的稳定性及管道输送的工作效率，延长管道的使用寿命，提高了输调水的经济效益。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明在变频器条件下流程框图；
图3是本发明在工频条件下流程框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，本发明公开了一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法的优选实施方式，本方法基于以下系统：
控制系统，所述控制系统包括信息层、控制层和设备层，所述信息层与控制层信号相连，所述控制层与设备层相连接；所述信息层通过控制层控制设备层，所述控制层可直接控制设备层；包括中控室，所述信息层设置于中控室中，所述中控室中设置有两台上位机，所述控制层包括公用LCU与现场LCU，所述现场LCU与所对应的现场电器设备信号相连，所述公用LCU连接所有现场电器设备，用于非现场控制设备。
进一步地，所述设备层包括机械设备，所述机械设备包括水泵，所述水泵的输出端连接有出水侧液控阀，所述出水侧液控阀的输出端连接有出水侧检修阀，所述水泵的输入端连接有进水侧电动阀。
进一步地，包括流量调节阀、防水锤空气阀、压力波动预防阀、压力波动预防检修球阀，所述流量调节阀、防水锤空气阀、压力波动预防阀、压力波动预防检修球阀串联进供水管路系统。
一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法，包括以下步骤：
S1.当机旁手动控制按钮或中控室上位机发出停机指令时，由控制系统调用停机流程完成整个泵组停机过程；泵组由变频器控制启动，当启动完成后，根据输调水情况，可转换为工频控制，也可以由工频转换为变频控制；
S2.泵组处于变频运行状态时，即泵组运行是由变频器调速控制时，首先关闭出口液控阀，关闭过程中限时3s关闭液控阀至90％，然后停止变频器；
S3.变频器停止后，并在2s内全关液控阀，液控阀通过液压站进行控制驱动，实现设备的停机；
S3.如果液控阀未能关闭至90％，则关闭检修球阀，检修球阀限时80s关闭，检修球阀关闭后，停止变频器；
S4.如果如未按时关闭检修球阀，流程退出，然后下达变频器停止命令，限时120s转速将至额定转速的5％以下，确认变频器断路器已分闸，停机结束；
S5.如120s后转速未将至额定转速的5％以下流程退出，泵组继续运行，此时变频器与电机断路器不分闸；
S6.设备处于工频工作状态时，即泵组由工频电源直接供电，电机满转速运行；停机时首先关闭出口液控阀，关闭过程中限时3s关闭液控至90％，通过变频器分闸断路器；然后在2s内全关闭出口液控阀，出口液控阀通过液压站调节关闭时间；然后通过变频器给电机断路器分闸命令；
S7.如果出口液控阀未关闭至90％，关闭检修球阀，限时80s关闭检修球阀，检修球阀关闭，如未按时关闭检修球阀，流程退出，进入下一步；
S8.控制器控制电机断路器分闸，将电机转为变频器供电，限时120s转速降低至额定转速的5％以下，确认电机断路器已分闸，停机结束；如120s后转速未降低至额定转速的5％以下，流程退出；
S9.在停泵过程中，出水侧液控阀关闭失败则转为关闭检修阀，变频器起停止失败、转速未将至额定转速的5％以下时流程自动退出，泵组继续运行；当检修球阀全关失败时流程退出，泵组继续运行。
本发明公开了一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法优选实施方式，
进一步地，所述水泵连接有电机，所述电机连接有变频器，所述变频器设置于变频器进线柜中，所述水泵连接有现场水泵控制柜、泵组在线监测柜，所述电机连接有水泵电机进线柜，所述电机连接有电机保护柜。
通过采用本方法，有效解决了泵组在停机过程消除水锤的技术难题，实现了管道及泵组设备的有效保护，该方法可以利用自动化系统接入泵组控制回路，在泵组停机过程中可以直接调用自动流程停机，精准控制泵组各阀门、水泵、电机和辅助设备；有效防止了输调水系统管道的爆管及设备损坏事故发生，有效确保了管网系统的安全；提高了管道输调水系统的稳定性及管道输送的工作效率，延长管道的使用寿命，提高了输调水的经济效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法，其特征在于：包括控制系统，所述控制系统包括信息层、控制层和设备层，所述信息层与控制层信号相连，所述控制层与设备层相连接；所述信息层通过控制层控制设备层，所述控制层可直接控制设备层；
控制方法包括以下步骤：
S1.当机旁手动控制按钮或中控室上位机发出停机指令时，由控制系统调用停机流程完成整个泵组停机过程；泵组由变频器控制启动，当启动完成后，根据输调水情况，可转换为工频控制，也可以由工频转换为变频控制；
S2.泵组处于变频运行状态时，即泵组运行是由变频器调速控制时，首先关闭出口液控阀，关闭过程中限时3s关闭液控阀至90％，然后停止变频器；
S3.变频器停止后，并在2s内全关液控阀，液控阀通过液压站进行控制驱动，实现设备的停机；
S3.如果液控阀未能关闭至90％，则关闭检修球阀，检修球阀限时80s关闭，检修球阀关闭后，停止变频器；
S4.如果如未按时关闭检修球阀，流程退出，然后下达变频器停止命令，限时120s转速将至额定转速的5％以下，确认变频器断路器已分闸，停机结束；
S5.如120s后转速未将至额定转速的5％以下流程退出，泵组继续运行，此时变频器与电机断路器不分闸；
S6.设备处于工频工作状态时，即泵组由工频电源直接供电，电机满转速运行；停机时首先关闭出口液控阀，关闭过程中限时3s关闭液控至90％，通过变频器分闸断路器；然后在2s内全关闭出口液控阀，出口液控阀通过液压站调节关闭时间；然后通过变频器给电机断路器分闸命令；
S7.如果出口液控阀未关闭至90％，关闭检修球阀，限时80s关闭检修球阀，检修球阀关闭，如未按时关闭检修球阀，流程退出，进入下一步；
S8.控制器控制电机断路器分闸，将电机转为变频器供电，限时120s转速降低至额定转速的5％以下，确认电机断路器已分闸，停机结束；如120s后转速未降低至额定转速的5％以下，流程退出；
S9.在停泵过程中，出水侧液控阀关闭失败则转为关闭检修阀，变频器起停止失败、转速未将至额定转速的5％以下时流程自动退出，泵组继续运行；当检修球阀全关失败时流程退出，泵组继续运行。
2.如权利要求1所述的一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法，其特征在于：包括中控室，所述信息层设置于中控室中，所述中控室中设置有两台上位机，所述控制层包括公用LCU与现场LCU，所述现场LCU与所对应的现场电器设备信号相连，所述公用LCU连接所有现场电器设备，用于非现场控制设备。
3.如权利要求2所述的一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法，其特征在于：所述设备层包括机械设备，所述机械设备包括水泵，所述水泵的输出端连接有出水侧液控阀，所述出水侧液控阀的输出端连接有出水侧检修阀，所述水泵的输入端连接有进水侧电动阀。
4.如权利要求3所述的一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法，其特征在于：包括流量调节阀、防水锤空气阀、压力波动预防阀、压力波动预防检修球阀，所述流量调节阀、防水锤空气阀、压力波动预防阀、压力波动预防检修球阀串联进供水管路系统。
5.如权利要求4所述的一种长距离大管径管道输水泵站泵组自动停机控制方法，其特征在于：所述水泵连接有电机，所述电机连接有变频器，所述变频器设置于变频器进线柜中，所述水泵连接有现场水泵控制柜、泵组在线监测柜，所述电机连接有水泵电机进线柜，所述电机连接有电机保护柜。
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