一用一备潜污泵控制系统设计
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摘要：为了更有效、更稳定、更方便的将污水排出，一用一备潜污泵控制系统必不可少。在实际工程的应用中考虑到它的实用性及经济性。利用继电器、接触器等器件控制并实现两个回路相互备用，与一般PLC相比更加可靠及经济，而且后期维护比较方便。
关键词：一用一备;潜污泵;控制系统
一、引言
目前宝武炭材料科技有限公司（下称“宝武炭材”）KK加氢槽区的粗苯原料废水排至现有槽区废水坑，排入的废水中含有大量苯类物质。该废水坑目前仅有部分区域有混凝土盖板封闭，废水中的苯类有机物挥发后经废水坑的未封闭区域逸散至大气中，污染大气环境引起异味，也对现场作业人员的身体健康造成了危害。上海市《大气污染物综合排放标准》DB31/933–2015中，条文4.3.10规定：用于集输、储存和处理含挥发性有机物、恶臭物质的废水设施应密闭，产生的废气应接入有机废气回收或处理装置，其非甲烷总烃排放浓度不高于70mg/m3或者净化效率不低于90%。因此对KK加氢槽区废水坑进行封闭改造是十分必要的并需要一套可靠的潜水泵排污系统。
二、控制系统的框架结构及功能说明
控制回路可分为手动就地控制和自动控制。自动控制通过浮球液位开关来实现;低液位停泵、高液位起泵、超高液位双泵起动并发出报警、故障报警、远程监控。
本系统由主回路及控制回路构成;主回路分别由塑壳断路器、接触器、热继电器，组成。控制回路分别由熔断器、中间继电器、闭锁继电器、指示灯及蜂鸣器组成。
三、潜污泵控制回路的工作原理设计
（一）就地手动控制原理
就地手动控制是潜污泵控制的一种控制方式，其控制方式如下：当三位置选择开关SA1扳到手动位置时，选择开关SA1触点接通;当按下1#泵起动按钮SB1时，1#泵接触器KM1吸合，接触器KM1触点吸合使中间继电器KA6线圈吸合，中间继电器KA6吸合使此回路自锁。1#泵运行并运行灯HR1亮起;按下1#泵停止按钮SB3时，1#泵接触器KM1线圈断电，接触器KM1断开，中间继电器KA6线圈失电，中间继电器KA6断开使此回路自锁解除。1#泵停止，运行指示灯HR1熄灭;当按下2#泵起动按钮SB2时，2#泵接触器KM2吸合，接触器KM2触点吸合使中间继电器KA7线圈吸合，中间继电器KA7吸合使此回路自锁。2#泵运行、运行指示灯HR2点亮;当按下2#泵停止按钮SB4时，2#泵接触器KM2线圈断电，接触器KM）断开，中间继电器KA7线圈失电，中间继电器KA7断开使此回路自锁解除。2#泵停止，运行指示灯HR2熄灭。
（二）自动控制原理
三位置选择开关SA1扳到自动位置时，选择开关SA1触点接通;中间继电器线圈KA9和KA10吸合，中间继电器KA9和KA10的辅助触点合上。当上升水位触及高水水位的位置时，高水位线缆浮球所在的开關SL2就被接通，使中间继电器KA3线圈得电，中间继电器KA3触点接通并自锁。此时中间继电器KA3触点闭合，电流通过闭锁继电器KA11触点、接触器辅助触点KM2、中间继电器KA9触点，泵无故障中间继电器KA4闭合，使得接触器KM1线圈吸合，接触器KM1主触点合上，1#泵运行，1#泵运行指示点亮。此时接触器KM1触点闭合，中间继电器KA6线圈吸合，中间继电器KA6触点闭合，接触器KM2闭合，闭锁继电器KA11线圈吸合，1#泵回路中的闭锁继电器KA11触点断开，2#泵回路中的闭锁继电器KA11触点闭合。1#泵开始工作将水排出，直到水位降低到设定低水位状态时，低水位线缆浮球开关SL1则会断开，中间继电器KA3线圈失电，中间继电器KA3触点断开，使得接触器KM1线圈失电;KM1主触点断开，1#水泵运行停止。当下一次集水坑水位上升到高水位时，由于闭锁继电器KA11已断开、KA11触点已闭合，电流通过闭锁继电器KA11触点、接触器辅助点KM1、中间继电器KA9，使得接触器KM2线圈吸合，接触器KM2主触点合上，2#泵运行，2#泵运行指示点亮。此时接触器KM2触点闭合，中间继电器KA7线圈吸合，中间继电器KA7触点闭合，接触器KM1闭合，闭锁继电器KA11线圈吸合，2#泵回路中的闭锁继电器KA11触点断开，1#泵回路中的闭锁继电器KA11触点闭合。2#泵开始工作将水排出，直到水位降到设定低水位状态时，低水位线缆浮球开关SL1则会断开，2#水泵停止运行。当下一次集水坑水位上升到高水位时，由于闭锁继电器KA11已闭合、KA11触点已断开，电流通过闭锁继电器KA11触点、接触器辅助点KM2、中间继电器KA9，使得接触器KM1线圈吸合，接触器KM1主触点合上，1#泵运行，1#泵运行指示点亮。同理，水泵就处于一用一备交替使用的状态。当水位上升到设定的超高水位状态时，超高水位线缆浮球开关SL3接通，使中间继电器KA1线圈得电并自锁，电流通过中间继电器KA10、中间继电器KA3、中间继电器KA1、继电器KA9、线圈KM1吸合，接触器KM1主触点合上，1#泵运行，指示灯HR1点亮;同时电流也通过中间继电器KA10、中间继电器KA3、中间继电器KA1、继电器KA9、线圈KM2吸合，接触器KM2主触点合上，2#泵运行，指示灯HR2点亮。1#泵、2#泵同时起动将水排出，直到水位降低到设定低水位状态时，低水位线缆浮球开关SL1则会断开，1#泵、2#泵停止运行。
（三）自动控制状态下，备用自投及故障报警
在设备处于自动运行状态时，其中任何一台泵出现故障，自动控制系统即会切换至另一台泵进行工作，这就互为备用的状态。在默认的状态下，1#泵为主泵，2#泵为副泵。当1#泵热继电器发出故障报警信号或者1#泵主开关未合上，这时中间继电器KA4线圈吸合，继电器KA4闭合，电流通过中间继电器KA10、中间继电器KA3、中间继电器KA4、接触器辅助点KM1、中间继电器KA9，使得KM2线圈吸合，接触器KM2主触点合上，2#泵运行。同时中间继电器KA4闭合，电流通过中间继电器KA4、中间继电器KA8，触发蜂鸣器BZ报警。当2#泵热继电器发出故障报警信号或者2#泵主开关未合上，这时中间继电器KA5线圈吸合，继电器KA5闭合，电流通过中间继电器KA10、中间继电器KA3、中间继电器KA5、接触器辅助点KM2、中间继电器KA9，使得KM1线圈吸合，接触器KM1主触点合上，1#泵运行。同时中间继电器KA5闭合，电流通过中间继电器KA5、中间继电器KA8，触发蜂鸣器BZ。蜂鸣器的消音只有通过人员按复位按钮SB5使得中间继电器KA8线圈吸合并自锁，中间继电器KA8触点断开，蜂鸣器BZ失电或者故障自动恢复。
（四）远程监控功能
对设备系统的工作运行状态的远程监控，实现设备的智能化管理，现场设备通常会接入BAS（Building Automation System-RTU）。BAS对排水系统只做监视不做控制，只预留了自动信号、1#泵运行、2#泵运行、超高水位、高水位、1#泵故障、2#泵故障等信号。
四、工程实际应用
以宝武炭材料科技有限公司（下称“宝武炭材”）KK加氢槽区的粗苯原料废水排至现有槽区废水坑改造项目为工程实例。参考《钢铁企业电力设计手册》和《工业与民用配电设计手册》中设备负荷计算及低压电气设备的选择，根据客户提供的潜水泵的电气参数及控制要求，设计了本次系统。设备参数如下：电机额定功率Pe=3Kw，额定电压Ue=400V;参考以上文献并计算得到电机的整定电流为5.7A，再进行元器件设备的选型。元器件参数选型表。
五、结束语
本文通过对宝武炭材料科技有限公司（下称“宝武炭材”）KK加氢槽区的粗苯原料废水排至现有槽区废水坑改造项目的要求来设计一套废水排污控制系统;对一用一备互为备用的潜水排污泵控制方式做了一种全新的设计，通过闭锁继电器的信号状态来判别那台泵为备用泵。与现阶段用时间继电器或PLC的控制方法更加简便实用、经济实惠，维修方便。
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