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电机监控系统在城市污水泵的应用

更新时间:2023-11-30      点击次数:143

安科瑞电机监控系统在城市污水泵的应用

谢继东

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定  201800

[摘要]针对污水泵站既有的就地启动柜,通过加装监控设备、接入网络,实现了对污水池的污水水位、出口压力、三相电压、电流和工作场地视频图像的实时监测;可根据设定参数自动起停电机,亦可接受远程指令执行电机起停操作。本系统有效提高了泵机的利用率,降低了故障发生几率,提升了城市污水泵站的智能管理水平。

[关键词]污水泵站;变送器;安科瑞

1介绍

目前,国内三线城市的污水泵站仍主要采取人工值守,手动控制,站点单独运行的模式。伴随互联网、云技术的快速发展,排水泵站对升级自动化控制等级,改善整体管理水平,提出更高要求。本文针对的是某城市的十处污水泵站,站内标配有污水泵三台,功率均为55KW,安装有就地起动柜,起停方式为软起动起停。

2系统设计

本系统的终端监控设备结构框图如图1所示,该泵站终端监控设备通过交换机接入Intranet;通用控制器连接着交换机的同时以CAN总线和分控制器通信,通用控制器以串口通信方式连接HMI;海康视频监控设备接入交换机中;分控制器连接有液位、压力、电压、电流等变送器,通过A/D转换读取数据;分控制器的输出继电器与软起动器的控制回路相连接。

为精准掌控污水泵的运行工况参数,本系统采用了Gems投入式液位变送器,模拟量输出4-20mA,量程为0-1bar,经分控制器A/D转换后,映射为数字量0-800;采用了TRAFAG压力变送器,模拟量输出4-20mA,量程为0-1.5MPa,映射后对应数字量0-800;采用了开合式霍尔电流变送器,25mm孔径,输出4-20mA,量程为0-300A,映射后对应数字量0-800;采用了单相交流电压变送器,模拟量4-20mA输出,量程为交流0-400V,映射后对应数字量0-800。以上变送器均采用DC24V供电。变送器输出分别连接到分控器的模拟量输入端A0-A7。为可靠实现远程异地控制,分控制器的输出继电器Y0动断触点串入软起动器的停止控制回路,分控制器的输出继电器Y1动合触点并入软起动器的起动控制回路。

在安防设计方面,采用了海康威视的萤石系列产品,基于萤石云SDK实现了PC端二次开发接入本系统。开发过程中,首先完成SDK库和头文件的加载;然后初始化OpenSDK_InitLib;接下来分配会话OpenSDK_AllocSession,同时注册OpenSDK_MessageHandler回调函数;预览功能实现需要打开OpenSDK_StartRealPlayEx接口,MsgType==3(INS_PLAY_START)成功后,播放视频画面,使用StopRealPlay(Seld)结束播放。回放功能的实现需要打开OpenSDK_StartPlayBackEx接口,使用OpenSDK_GetOSDD-Time获取回放时间点;在报警图片推送功能上,使用Push_StartRecvEx(pushSecret)开启接收推送,从(sz-Content)解析出alarmPicUrl,以DecryptPicture获取图片内容,关闭接收推送调用函数Push_StopRecv();以OpenSDK_FreeSession释放会话。基于萤石SDK实现了授权登录、直播预览、录像回放、推送报警图片的功能。为实现智能管理,通用控制器一方面通过Intra-net连接服务器,另一方面以无线方式接入TlinK云平台,提供Web访问和手机端应用。Tlink平台可以接收任意的数据协议格式,本系统配置的连接协议格式为:起始位:#JLJR;分隔符使用“;";数据位14个字节,12个字节对应采集的数据,2个字节对应控制指令;数据长度位1个字节;结束符:CRC8,配置为数据透传模式。中心站控制系统以标签页形式显示每一处污水泵站的设备运行状况,画面如图2所示。中心站控制系统,能够通过设定,自动汇总泵站工况参数,生产统计报表。

3AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台

3.1平台概述

安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系,AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置,用于监测污水厂能耗总量和能耗强度,重点监测主要用能设备能效,保护污水厂运行安全可靠,提高污水厂能效,为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。

3.2平台组成

AcrelEMS智慧水务综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控及能效管理系统组成,涵盖了水务中压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运维等,贯穿水务能源流的始终,帮助运维管理人员通过一套平台、一个APP实时了解水务配电系统运行状况,并且根据权限可以适用于水务后勤部门管理需要。

3.3平台拓扑图

3.4平台子系统

3.4.1电动机管理

马达监控实现水务中电机的保护、遥测、遥信、遥控功能,电动机保护器能对过载、短路、缺相、漏电等异常情况进行保护、监测和报警。高效、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息,对电机进行健康诊断和预防性维护。同时支持与PLC、软启、变频器等配合,实现电动机自动或远程控制,监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。

综合管廊智能马达控制系统

3.4.2能耗管理

为水务搭建计量体系,显示水务的能源流向和能源损耗,通过能源流向图帮助水务分析能源消耗去向,找出能源消耗异常区域。

将所有有关能源的参数集中在一个看板中,从多个维度对比分析,实现各个工艺环节能耗对比,帮助领导掌控整个工厂的能源消耗,能源成本,标煤排放等的情况。

能耗数据统计采集水务中污水厂、自来水厂、水泵站等的用电、用水、燃气、冷热量消耗量,同环比对比分析,能耗总量和能耗强度计算,标煤计算和CO2排放统计趋势。

能效分析按三级计量架构,分别进行能效分析,契合能源管理体系要求,可对各车间/职能部门的能效水平进行分析,同比、环比、对标等。通过污水处理产量以及系统采集的能耗数据,在污水单耗中生成污水单耗趋势图,并进行同比和环比分析,同时将污水的单耗与行业指标对标,以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺,从而降低能耗。

3.4.3环境监测

污水厂、自来水厂、水泵站等场所温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度展示和预警,保障污水厂、自来水厂、水泵站等安全运行。当可燃气体或有害气体浓度超标可自动启动排风风机或新风系统,排除隐患,保持良好的水处理环境。

3.5相关平台部署硬件选型清单

电力监控、电能质量、电动机管理及配电室环境监控系统

应用场合(0.4KV)

产品

型号

功能

0.4KV进/出线

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APView500

相电压电流+零序电压零序电流,电压电流不平衡度,有功无功功率及电能、事件告警及故障录波,谐波(电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子)、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波,波形实时显示及故障波形查看,PQDIF格式文件存储,内存32G,16D0+22D1,通讯2RS485+1RS232+1GPS,3以太网接口(+1维护网口)+1USB接口支持U盘读取数据,支持61850协议

低压柜

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APM520

该仪表采用交流采样技术,能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数,可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口,采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出,继电器报警输出等功能。

电能质量

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ARC

测量I、U、Hz、cosΦ,具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切,RS485/Modbus协议

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ANSVC

ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中,能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案,主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。

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ANAPF

ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流,经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量,产生谐波电流指令,通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流,并注入电力系统中,从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。

电动机保护器

电机回路

ARD2F

ARD3M

智能电动机保护器(以下简称保护器)适用于额定电压至660V的低压电动机回路,集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运行,带有逻辑可编程功能,可以满足多种控制方式。可选配不同通讯模块适应现场通讯需求。该产品采用分体式结构,由主体、显示单元、互感器组成,可适应各种柜体的安装。具有许昌开普研究院有限公司、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心检测合格型式检验报告证书和电磁兼容检验证书,

配套附件

0.4kV电流互感器

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AKH-0.66

测量型互感器,采集交流电流信号

智能网关

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Anet系列

8个RS485串口2kV隔离,2个以太网接口,支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入,支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求,支持断点续传,装置电源:220VAC/DC。

应用场合(配电室)

产品

型号

功能

环境监测

温湿度

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/

用于配电房温度和湿度。工作电源:AC/DC85~265V工作温度:-40.0℃~99.9℃工作湿度:0%RH~99%RH

烟雾

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/

光电式烟雾传感;电源正极(DC12V):+12V,继电器输出:常开触点

水侵

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/

接触式水浸传感器,监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况,工作电源:DC10-30V工作温度:-20℃~+60℃工作湿度:0%RH~80%RH响应时间:1s继电器输出:常开触点

局方检测

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/

监测变压器、开关、开关柜的局部放电

门禁

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/

常开型;感应距离:30-50mm材质:锌合金,银灰色电度干接点输出

摄像机

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/

视频监控

开关量模块

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ARTU-KJ8

8路开关量输入,8路继电器输出

智能网关

ANet

ANet-2E4SM

4路RS485串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模块)输入电源:DC12V~36V。支持4G扩展模块,485扩展模块,最多可扩展16路。

4结语

本系统可实现自动监测污水池水位、各污水泵出口压力,出口压力低或水位过高时,启动污水泵,出口压力高或水位过低时,停止污水泵;具有启停泵压力值和水位值设定功能;同时可监测泵站内每台泵的运行状态、电机电压,运行电流等工况参数;支持远程异地控制污水泵的启停;本系统提供视频数据的播放、回看等安防功能。系统内所有监控数据经光纤传输至站队值班室,管理系统可对数据按照时间、站点、自定义等多种方式完成分析汇总。本系统可有效提高城市污水泵站管理水平,提升企业的经济效益。

参考文献:

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[4]唐伟,王思宇,姚妍彬等.保定市排水总公司数字化信息管理平台建设[J].信息化建设,2016(5):16.

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[8]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版

[9]周继秋,杨伟东.城市污水泵远程智能监控系统研究

作者简介:

谢继东,男,现任职于安科瑞电气股份有限公司,主要从事配电室在线监控系统相关产品的研发及应用。手机15821713522(微信同号)。