污水泵站自动化系统控制与结构问题剖析

       在我国城市污水处理体系中，污水泵站作为核心枢纽，其自动化系统的运行水平直接影响污水处理效率与设施可靠性。当前，多数污水处理厂的污水泵站普遍依托可编程逻辑控制器（PLC）构建分布式计算机监控系统。该系统凭借配置灵活、安全性高、适应性强等优势，成为泵站智能化管理的核心支撑。然而，受系统设计缺陷、设备维护不足、人员操作水平参差等因素影响，实际运行中仍面临多重挑战，亟待针对性优化。

一、污水泵站自动化系统的现存问题

1.1 液位波动引发的频繁启停问题

       部分污水泵站采用液位仪作为水泵启停的核心控制依据。由于污水进水流量不稳定，水位常出现剧烈波动，导致水泵陷入“连续启动—暂停—再启动”的恶性循环。这种高频次启停不仅加剧设备机械磨损，还会缩短水泵使用寿命，严重时可能引发电机过热等安全隐患。

1.2 备用水泵闲置导致设备性能下降

       为应对突发故障或检修需求，泵站通常配备备用水泵。但实际运行中，备用泵长期处于闲置状态，其电机因缺乏定期运行而出现绝缘电阻下降问题。长期闲置不仅降低备用泵的应急响应能力，更会因绝缘性能劣化缩短整体使用寿命，违背“备用冗余”的设计初衷。

1.3 集水井水位波动加剧运行风险

       受季节性降水影响，雨季集水井水位常出现骤升现象。短时间内水位激增迫使水泵高频启动，瞬间电流大幅超过额定值，极易触发配电柜跳闸故障。此类过载问题不仅影响泵站连续运行，还可能造成电气元件烧毁等次生事故。

1.4 人工操作滞后引发安全隐患

       部分泵站阀门开关仍依赖人工手动控制。受操作人员疏忽、反应延迟等因素影响，常出现阀门开启/关闭不及时的情况。例如，暴雨期间若进水阀门未能及时开启，泵坑可能因集水过量导致水位超限，甚至淹没泵室，直接中断泵站运行。

1.5 自动化系统功能缺失与维护不足

       其一，部分泵站控制系统线路设计不完善，关键设备（如电机、格栅）缺乏必要的保护机制；

       其二，设备维保长期缺位，导致系统网络架构陈旧，泵站与中央控制室间数据传输易中断，数据完整性与准确性难以保障；其三，系统对泵站运行状态的动态监控能力薄弱，仅能实现基础数据采集，无法提供趋势分析与预警，制约管理精细化水平。

二、污水泵站自动化系统优化方案

       针对上述问题，本文提出基于智能控制器的泵站自动化系统升级方案，重点从液位控制、系统集成、设备改造及智能监控四方面突破，全面提升泵站运行的安全性、可靠性与智能化水平。

2.1 液位仪与水泵协同优化

       增设低位停止液位仪：在原有液位仪下方加装第二套停止液位仪，降低进水水流冲击对水泵启停的干扰，减少因水位波动导致的频繁启停故障。

       优化安装位置与参数：液位仪应避开水流湍急区域及检修困难点位，便于日常维护；科学设定水泵启停水位阈值（如降低启动水位、提高停止水位），避免因阈值设置不合理引发的设备过载。

       均衡水泵运行时长：非雨季通过“交替启停”策略平衡各水泵运行时间，雨季水量激增时再启用全部水泵，延长单泵使用寿命的同时提升系统冗余能力。

2.2 中央控制系统集成化设计

       将控制器集成于常规电气柜内，省去独立控制柜的额外空间与接线成本，实现“控制—保护—监测”一体化。系统核心由五大模块构成：

       进线启动柜：负责总电源接入、进线继电保护、智能控制逻辑执行、数据采集与交互，以及设备状态与参数的实时提示。

       泵控制柜：实现水泵自动启停控制、电机继电保护（过流、过载等），并监测水泵运行电流、电压等关键参数。

       无功补偿柜：优化电网功率因数，降低电能损耗。

       站用配电柜：为泵站内照明、仪表等辅助设备提供稳定电源。

       安全预防系统：集成故障检测与预警功能，开机前自动完成区域安全检测（如水位超限、设备异常），发现风险时立即停机并触发声光报警，保障人员与设备安全。

       同时，需同步推进系统软件升级（如优化控制算法）与硬件定期维护（如线路老化检测），确保系统长期稳定运行。

2.3 电气设备与线路升级改造

       格栅保护强化：在控制箱内增设格栅过流、过力矩保护功能及报警模块，避免格栅卡阻、过载等故障对水泵运行造成连锁影响；支持格栅独立控制，便于故障时快速隔离。

       电机过流防护：在泵控电机主回路中增设智能电流检测装置，实时监测电流值并上传至控制系统，当电流异常时自动触发保护动作。

       低压侧电量监测：在低压配电柜安装智能电力检测装置，通过串联接入系统服务器网络，实现对泵站低压侧电压、电流、功率因数等参数的实时采集与远程监控。

       线路抗干扰改造：全面排查主回路、控制回路、信号回路走线，优化线路布局（如增加屏蔽层、缩短平行布线距离），降低电磁干扰对信号传输的影响；重点改造无集控功能的老旧设备，提升集中控制能力。

2.4 智能化监控系统升级

       引入“泵站专家控制系统”，基于环境数据（如水位、雨量）、设备运行数据（如电流、温度）等多源信息，动态优化泵组组合策略，在保障运行效率的同时提升设备利用率，实现节能降耗目标。同步部署以下智能技术：

       安全预防技术：支持开机前自动安全检测（如泵室积水、设备异常），发现风险时自动停机报警；无人值守期间通过视频监控、入侵检测等技术防范财产损失与设备破坏。

       无线数据推送技术：利用物联网技术实现泵站热点信息（如实时水位、设备状态、故障报警）的无线定制与推送，管理人员可通过手机、电脑等终端实时掌握泵站运行情况，提升管理便捷性。

       云计算技术应用：依托云平台存储与分析泵站运行数据，支持历史数据查询、趋势预测（如水位变化规律）及报表生成，大幅提升智能化管理水平与操作效率，降低人工管理成本。

       此外，保留常规操作按钮的传统布局（如启停按钮位置不变），降低操作人员学习成本，减少因操作习惯差异引发的人为失误。

三、结语

       污水泵站作为城市污水处理的关键基础设施，其运行的稳定性与可靠性直接关系到城市环境质量与民生福祉。完善自动化控制系统不仅是提升泵站管理效率的核心手段，更是推动污水处理行业向智能化、现代化转型的关键支撑。针对当前系统存在的液位控制不稳定、备用泵闲置、人工操作滞后等问题，通过液位仪优化、中央控制系统集成、电气设备改造及智能监控升级等策略，可有效解决现存痛点。未来，随着物联网、大数据、人工智能等技术的深度融合，泵站自动化系统将进一步向“全感知、全智能、全联动”方向发展，为城市污水处理的高效、低碳运行提供坚实保障。