基于時間統(tǒng)計和設(shè)定的泵組液位控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于時間統(tǒng)計和設(shè)定的泵組液位控制系統(tǒng)及其控制方法，屬于電廠給水系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著在缺水或無地表水地區(qū)建設(shè)電廠項(xiàng)目的增多，電廠水源的只能依靠抽取地下水的潛水泵組來獲取，整個供給水系統(tǒng)由多臺潛水泵構(gòu)成，通過預(yù)先設(shè)定多級離散液位值來確定投運(yùn)的潛水泵數(shù)量，以響應(yīng)電廠用水需求。
[0003]目前，最常見的水泵組控制系統(tǒng)中各泵的控制水位按高到低依次設(shè)定，當(dāng)積水池液位到達(dá)相應(yīng)設(shè)定位時，即啟/停該液位下相應(yīng)水泵。然而采取這種方法存在的主要問題是水泵工作時間不均衡導(dǎo)致一部分水泵工作時間最長，磨損折舊較快，故障率高。同時，一部分水泵長期停運(yùn)，壽命也會大大降低。申請?zhí)枮?01410292441.3的發(fā)明專利申請依靠所有泵統(tǒng)一采用設(shè)定的某時間進(jìn)行輪轉(zhuǎn)的調(diào)度控制技術(shù)方案來解決排水領(lǐng)域的上述問題。
[0004]雖然潛水泵的型號完全相同，但潛水泵允許運(yùn)行的時間，往往要根據(jù)地下水的水量、地下含水層的含水能力、以及地層的透水能力進(jìn)行確定，不能采用統(tǒng)一的時間進(jìn)行輪轉(zhuǎn)運(yùn)行。
[0005]已報道的技術(shù)方案都是圍繞泵組統(tǒng)一采用設(shè)定的某時間進(jìn)行輪轉(zhuǎn)的調(diào)度控制技術(shù)方案而展開的，對于基于運(yùn)行/停運(yùn)時間統(tǒng)計調(diào)度的離散水位高可靠性控制，并對多臺泵輪轉(zhuǎn)運(yùn)行時間的多樣化設(shè)定的優(yōu)化控制系統(tǒng)及其方法沒有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于時間統(tǒng)計和設(shè)定的泵組液位控制系統(tǒng)及其控制方法。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案是提供了一種基于時間統(tǒng)計和設(shè)定的泵組液位控制系統(tǒng)，包括N臺潛水泵，其特征在于，還包括與潛水泵一一對應(yīng)的馬達(dá)控制單元、用于探測水位的3個冗余超聲波水位計、與超聲波水位計一一對應(yīng)的水位變送器，馬達(dá)控制單元及水位變送器一一對應(yīng)地接入各自的獨(dú)立的擴(kuò)展卡件，馬達(dá)控制單元與擴(kuò)展卡件以硬接線或總線通訊的方式連接；擴(kuò)展卡件采用冗余總線的方式與控制器連接，控制器采用冗余總線方式與用于用戶操作和監(jiān)控的HMI單元連接。
[0008]本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是提供了一種基于上述的控制系統(tǒng)的基于時間統(tǒng)計和設(shè)定的泵組液位控制的方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0009]步驟1、對控制器與三個超聲波水位計間的三個水位測量通道進(jìn)行綜合判斷:如果三個水位測量通道的水位測量值品質(zhì)好，則最終的水位測量值L取三個水位測量通道的水位測量值的中值；如果有一個水位測量通道的值品質(zhì)壞，則水位測量值L取另外兩個品質(zhì)好的水位測量通道的水位測量值的平均值；如果有兩個水位測量通道的水位測量值品質(zhì)壞，則水位測量值L取品質(zhì)好的水位測量通道的水位測量值的值；
[0010]步驟2、依據(jù)當(dāng)前水位測量通道的值確定投運(yùn)水泵需求臺數(shù)Qn，當(dāng)前水位測量通道的有效量程為固定區(qū)間[L1, Ln]，將潛水泵的臺數(shù)離散成N個控制點(diǎn)，即L1, L2,…，Ln，如果水位測量通道的水位測量值L < L1，則Qn= N，即需投運(yùn)所有的N臺潛水泵；如果水位測量值L處于LiS L < Li+1區(qū)間，則Qn= N-1，即需投運(yùn)N-1臺潛水泵，I彡i ( N-1 ;如果水位測量值L彡Ln,則Qn= 0，即需停運(yùn)全部潛水泵；
[0011]步驟3、潛水泵運(yùn)行/停運(yùn)時間比較:根據(jù)潛水泵運(yùn)行時間的實(shí)時累計統(tǒng)計，進(jìn)行比較，得到運(yùn)行潛水泵中運(yùn)行時間最長的水泵K，根據(jù)潛水泵停運(yùn)時間的實(shí)時累計統(tǒng)計，進(jìn)行比較，得到停運(yùn)潛水泵中停運(yùn)時間最長的水泵J;
[0012]步驟4、統(tǒng)計當(dāng)前潛水泵的運(yùn)行臺數(shù)QK，當(dāng)前水位的投運(yùn)潛水泵需求臺數(shù)減去當(dāng)前潛水泵運(yùn)行臺數(shù)就得到水泵偏差臺數(shù)Δ，ΒΡΛ= Qn-Qk，如果Λ = 0，則進(jìn)入步驟5 ;如果Δ > 0，則選擇停運(yùn)潛水泵中停運(yùn)時間最長的水泵J投入運(yùn)行，水泵J的停運(yùn)時間清零，運(yùn)行時間開始累計，返回步驟I;如果△ <0，則選擇運(yùn)行潛水泵中運(yùn)行時間最長的水泵K停止運(yùn)行，水泵K運(yùn)行時間清零，停運(yùn)事件開始累計，返回步驟I ;
[0013]步驟5、如果運(yùn)行潛水泵在達(dá)到操作員設(shè)定的運(yùn)行時間后，自動停運(yùn)，返回步驟I ;如果運(yùn)行泵故障跳閘，返回步驟I。
[0014]本發(fā)明通過上述技術(shù)方案解決了電廠潛水泵組運(yùn)行調(diào)度不優(yōu)化問題，實(shí)現(xiàn)了基于運(yùn)行/停運(yùn)時間統(tǒng)計調(diào)度的離散水位高可靠性控制，并對多臺泵進(jìn)行運(yùn)行時間的多樣化設(shè)定的優(yōu)化調(diào)度。操作員根據(jù)地下水的水量、地下含水層的含水能力、以及地層的透水能力對各臺泵的運(yùn)行時間進(jìn)行多樣化設(shè)定，優(yōu)化了泵組調(diào)度，降低了潛水泵的事故率，延長了使用壽命O
[0015]本發(fā)明有益效果為:
[0016]1、本發(fā)明通過對控制器、ΗΜΙ、傳感器、變送器、采集通道的冗余，保證了控制系統(tǒng)的高可靠性。
[0017]2、本發(fā)明能夠依據(jù)操作員對各臺泵的運(yùn)行時間的多樣化設(shè)定進(jìn)行輪轉(zhuǎn)調(diào)度控制，優(yōu)化了水泵調(diào)度，降低了水泵使用過程中的事故率，提高了水泵有效使用壽命。
[0018]3、本發(fā)明在水泵運(yùn)行故障停運(yùn)時，能夠自動輪換到下一臺停運(yùn)時間最長的水泵，具備泵組級保護(hù)聯(lián)鎖功能，充分調(diào)度系統(tǒng)水泵的余度潛力，具備可靠的故障應(yīng)對能力。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明中的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0021]本發(fā)明提供了一種基于時間統(tǒng)計和設(shè)定的泵組液位控制系統(tǒng)，包括多個潛水泵1、冗余的水泵控制器6、用于控制器接受和發(fā)送信號的多個擴(kuò)展卡件4，用于用戶操作和監(jiān)控的冗余HMI單元5、用于探測水位的3個冗余超聲波水位計2及其相對應(yīng)的水位變送器3、與多個潛水泵I 一一對應(yīng)的多個馬達(dá)控制單元7，其中，3個冗余超聲波水位計2的信號輸出端分別連接其——對應(yīng)的水位變送器輸入端，三個水位變送器3分別產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA信號，并一一對應(yīng)地接入三塊獨(dú)立的擴(kuò)展卡件4 ;水泵馬達(dá)控制單元7與控制器擴(kuò)展卡件4以硬接線或總線通訊的方式連接；擴(kuò)展卡件4與控制器6之間采用冗余總線的方式連接，控制器6與HMI單元5之間也采用冗余總線方式連接。
[0022]在上述技術(shù)方案中，潛水泵I數(shù)量為10臺，積水池8高6米?？刂破?與3個超聲波水位計2間的三個通道為水位測量通道，若此時三個水位測量通道的水位測量值分別為5.083，5.084和5.086，有三臺水泵1.1/1.2/1.3在運(yùn)行，其余水泵均在停運(yùn)狀態(tài)。10臺泵的停運(yùn)時間統(tǒng)計向量?\、運(yùn)行時間統(tǒng)計向量Tk以及操作員對每臺泵的運(yùn)行時間設(shè)定向量Ts (單位小時)分別為 -Tj= [0，0，0，4，5，6，7，8，9，10]，Tk= [1，2，3，0，0，0，0，0，0，O]，Ts=[5，5，5，6，6，6，6，6，6，6]
[0023]本發(fā)明還提供了一種利用上述基于時間統(tǒng)計和設(shè)定的泵組液位控制系統(tǒng)進(jìn)行泵組控制的方法，其步驟為:
[0024]步驟1:對進(jìn)入三個水位測量通道的水位測量值(5.083，5.084，5.086)進(jìn)行綜合判斷。如果三個水位測量值的品質(zhì)好，則最終的水位測量值L取三個水位測量值的中值
5.084;如果有一個水位測量通道的水位測量值(5.083)品質(zhì)壞，則水位測量值L取另外兩個品質(zhì)好的水位測量通道的水位測量值的平均值5.085 ;如果有兩個水位測量通道的品質(zhì)壞，則水位測量值L取品質(zhì)好的水位測量通道的水位測量值。
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