泵站站内机组运行组合的优化研究

泵站站内机组运行组合的优化研究

唐华涓

天津市排水管理事务中心第一排水管理所

摘要：近年来，经济快速发展，社会不断进步，泵站可为工、农业用水提供保障，在不同的季节、不同的时间段用水需求不同，所以供水泵站要根据实时的需水要求供水。首先分析了泵站运行的准则，通过选择泵站运行功率最小为准则，针对泵站站内采用逆序递推动态规划法，以某提水工程总干二级为例进行站内优化，优化结果与实际运行相比，其机组组合情况发生变化，单位时间内降低了18．6%的能耗。优化后泵站站内运行情况可根据用水区的需求，保证泵站安全运行的前提下寻求最优的调度方式，提高泵站的运行效率，降低泵站整体运行的成本，最大程度地创造经济效益和社会效益。

关键词：泵站站内；机组运行；优化

引言

随着科技进步和经济建设的发展，自来水行业对泵站机组的安全与经济性能的要求越来越高，迫切地认识到备品的可靠性是满足新市场需求的重要保证，也是参与竞争的必要前提。但是机组容量的不断加大，也导致了其系统和结构的复杂性不断增加。因此，系统故障和经济损失造成的损害程度将不可避免地大大增加。水泵机组的故障通常由多种因素引起，并且这些因素相互之间同样存在着联系。在这些因素的综合影响下，不同系统中同一故障的症状并不相同。或者在同一系统中可能同时发生多个不同种类的故障，这增加了故障排除的难度。

1管理过程中存在的基本问题

①大部分泵站机组在实际运行过程中缺乏技术支持，在整体管理上也未应用科学合理的管理方式。泵站机组的相关设备对数据信息的处理无法满足我国相关标准要求，因此降低了泵站机组的设备运行率，匹配效果下降。②机械设备老化。我国部分泵站机组设备主机严重老化，安全性能也呈直线下降趋势。部分泵站机组零件在市场中本该淘汰却被继续使用，最终导致泵站机组带病运行，上述种种因素使得泵站机组的维修周期越来越长，降低泵站机组的可靠性。③泵站机组工作人员业务水平不高。有些地方的泵站机组运行工作人员未充分掌握好泵站理论基础知识，加上实践经验不足，无法在出现问题的第一时间解决。诸多泵站机组运行管理部门缺乏相应的技术人员，具有丰富经验的老技术工作人员已然退休，而新招聘的技术工人在短时间内无法适应工作，缺乏经验，很难担当起修理泵站机组设备的重任。

2泵站站内机组运行组合的优化研究

2.1泵站的自动化监控

结合泵站的实际情况,加强信息化建设,建立完善的信息系统,应用计算机系统和优化技术,分析气象、水文、土壤以及作物状况,制定供水计划,及时调整供水计划。在灌溉过程中,能根据气象、水文信息,及时调整供水计划,便于实现经济运行。泵站设备集中,可利用计算机和自动化装置。按照事先规定的程序,对泵站中机电设备的工作设备工作状态进行检测。对机组的启动、停机和调节进行控制,对运行中可能发生的事故进行保护。

2.2不断完善管理制度和操作管理规程

实施规程约束人的相关制度，做到有法可依，有法必依。首先，制定系统化且全面化的制度规章，如事故应急处理制度、泵站运行值班制度等。制定相关制度后，让工作人员能够熟练掌握。不断强化管理措施，保证相关管理制度落到实处。加强日常工作检查，明确建立奖惩制度，细化工作责任，层层落实目标责任，做到分工明确和有序进行。

2.3泵站机组的优化组合

大多数采用若干级泵站串联的梯级提水方式。在泵站设计机组选型时,虽然考虑问题水量的配合,但一般多是在设计工况下进行的。由于泵站流量等多种因素的影响,在运行过程中,泵站流量都在一定范围内发生变化,导致泵站用水量配合出现失调现象。为保持泵站的流量平衡,只能依靠频繁开停部分机组的方式。而个别泵站前池容量有限,机组开停需要一定时间,在此期间往往会出现个别泵站弃水,造成水量浪费。按照装置效率高的机组应优先选择的机组优化原则,根据水源的流量、水位、含沙量情况,对水源和各级泵站的开机台数和时间进行优化,确定多种运行方案。应用模拟技术,利用计算机模拟管理运行中的过程及其运行结果。

2.4系统功能

①实时数据分析与监测。监测系统能够在全泵站有网络连接的用户终端、数据服务器或数据采集设备上将泵站机组实时运行状态实现同步显示与监测，并从不同角度将机组状态信息数据以监测画面或曲线、数据、图表等形式分层次的呈现出来，即机组状态在线实时监测功能。②摆动振动监测功能。通过对机组各个部位的振动信号进行监测，根据机组的实时状态进行分析，同时将机组支架的振动时间比趋势反映出来，对支架损伤情况进行初判；分析水泵机组导轴承与泵叶外壳，可得到故障状态数据，特别是有水力影响机械结构的振动，能够借助振动频谱反映出支架裂纹、松动等问题；而通过对导轴承摆动的监测，并结合实时获取的油温与轴承瓦温数据，就能实时监测到轴承的故障。③压力脉动监测功能。通过实时监测到的压力脉动信号，系统能够自动计算信号发生点的脉动及压力状态，通过分析频谱，确定引发水力脉动的源头，同时预测构件安全状态并提供相应依据。④机组气隙监测功能。通过采集相应传感器信号，结合键相，对运行时气隙变化状态进行分析。⑤趋势分析功能。该系统能够通过监测到的上述所有数据信息的特征参数与状态，及通讯端口获取的过程量参数进行趋势分析。⑥数据管理功能。系统的数据管理包括对需要的稳态、瞬态等数据进行存储，该系统会检查数据的合法性与有效性，清理超过时间的数据，同时维护数据库性能，监测硬盘的冗余并发出警告并进行数据备份，用户也可快速检索并下载需要的数据。⑦其他功能。该系统除了能够设置二级报警并组态报警延迟与逻辑，实现双向通讯，提供机组状态报告为机组运行、检修与优化提供相应依据，另外该系统还提供了自恢复、自诊断及远程诊断功能。

2.5提高运行质量,确保安全运行

运行质量的提高,主要是靠管理和操作人员对其管理的机电设备了解和熟悉的程度,对检测时执行各项标准的严格程度,对运行中出现问题的分析、研究、处理的及时性和准确性。如坚持正确的操作运行制度、加强机组运行时的监视、重视停机后的检查维护等。发现问题要及时解决,不要拖拉,以致忽略。把事故消灭在萌芽状态,把故障处理在发现之前。这样,才能确保机组安全、正常地运行,多快好省地完成灌溉、排涝任务。具体做法如下。抓一次开机成功率一次开机成功率的大小,是检查设备完好程度的有效措施。要保证一次开机成功,就必须排除影响启动的因素。首先,采取提高调试精度和勤于检查的方法予以解决其次,不断总结不能一次启动成功的原因,找出其规律,如气候变化、温度。温度不同,某些电气元件的灵敏度也会不同第三,某些电气元件本身的数据,如全控柜内的个硅原件每相值,由于开机时不能导通,影响启动成功,多次实践得出,应将其参数一样或接近的硅元件重新组合使用,这不但提高了硅元件的利用率,也提高了一次开机的成功率。

结语

综上所述，作为影响我国民生的重要工程项目，泵站机组状态在线监测系统能够为我国泵站在正常运行、提高工作效率上起到巨大的积极作用，通过泵站机组状态在线监测系统的设计、功能与应用情况，可见该系统的推广与应用是大势所趋。

参考文献

［1］赵彩琴.水利工程运行管理现状及对策———以甘肃省靖远县刘川电力提灌工程为例［J］.甘肃农业，2015，18（24）：62-64.

［2］王银东.水利泵站机电设备运行管理中存在的问题［J］.农业科技与信息，2017，17（24）：121-122.

［3］门世祥.水利泵站机电设备运行故障点及相关措施［J］.建材发展导向（上），2017，15（10）：325-326.

［4］余泳.派河口泵站机组状态在线监测系统设计与应用探讨[J].江淮水利科技,2019(1):35-37.

［5］李涛,汪尚红,刘藐.金口泵站水泵机组运行状态在线监测分析系统的应用[J].南方农机,2019,50(9):92-93.