【摘要】地鐵自動排水係統是負責地鐵交通所屬範圍內的所有建築物的排水，水源主要來源於車站的雨、汙、廢水等，上述各類排水匯集到對應的集水井，當集水井水位上升到一定高度後經潛汙泵自動抽排出站外，從而避免地鐵設備、設施受到水淹的風險。論文介紹了地鐵自動排水係統中一種基於浮球開關的潛汙泵控製策略改進措施，對比分析了改進前後的控製策略，對地鐵自動排水係統中的潛汙泵控製策略提供了一些參考。

1地鐵自動排水係統

    地鐵自動排水係統主要由集水井，潛汙泵，排水管，液位傳感器，水泵控製部分組成。其中，液位傳感器是一種常用的測量儀器，被廣泛應用於多個行業當中。液位傳感器的種類較多，主要分為三大類：①電極式浮球液位開關，電極式浮球液位開關本體使用工程塑料製成，密封性好、機械強度高；信號傳輸電纜采用特殊材料製成，耐用且抗腐蝕能力好；結構較為簡單。通過輸出穩定的“通”、“斷”信號，不產生誤操作，可靠性高。此外，安裝方便，調試簡單，通過上下調節定位重塊，即可任意調節基準控製範圍。②浮筒式液位傳感器：浮筒式液位傳感器是利用金屬膜應變傳感原理來測量液體的液位的，優點是測量精度較高，但設備成本相對較高。③靜壓式液位傳感器：靜壓式液位傳感器是利用液體靜壓力的測量原理進行工作。常見選用矽壓力測壓傳感器將測量到的液體壓力轉換成電信號，之後再經放大電路放大，以及經補償電路補償，較後以小電流方式輸出液位值，經模數轉換後反饋液位讀數。（相關推薦：ATE133係列壓力變送器）

    上述三種液位傳感器從左至右對應了下文圖1所示的實物。

    後兩種傳感器屬於可精確測量液位高度的傳感器，因地鐵排水係統中對於液位的檢測精度無特殊要求，但對設備的可靠性要求較高，因此，電極式的浮球液位開關在地鐵排水係統中較為常見[1]。

2改進前的控製策略

    以車站主廢水泵房潛汙泵（二台泵）為例，在廢水池內設潛汙泵兩台，日常情況僅一台工作，且依次輪換工作，互為備用；特殊情況下（例如超高水位）兩台同時啟動。廢水池內設超低報警水位、停泵水位、第一台泵啟泵水位、第二台泵啟泵水位（同時為超高報警水位）共四個水位，對應設置四個浮球開關；其控製要求如下：①當水位達到超低水位時報警，控製回路將保證兩台潛汙泵都停止工作。②當水位達到停泵水位時，兩台潛汙泵均能停止工作。③當水位達到第一台泵啟泵水位時，第一台潛汙泵開啟。④當水位達到第二台泵啟泵水位時，控製回路保證兩台潛汙泵都處於運行狀態，同時發出報警信號。

    改進前的控製策略通過使用繼電器控製電路實現終端控製功能，見圖2。

3改進後的控製策略

    同樣以車站主廢水泵房潛汙泵（二台泵）為例，廢水池內設潛汙泵兩台，日常情況僅一台工作，且依次輪換工作，互為備用；特殊情況下（例如超高水位）兩台同時啟動。廢水池內設超低報警水位、停泵水位、第一台泵啟泵水位、第二台泵啟泵水位（同時為超高報警水位）以及危險報警水位共五個水位，對應設置五個浮球開關如下：①當水位達到超低水位時報警，控製回路將保證兩台潛汙泵都停止工作。②當水位達到停泵水位時，兩台潛汙泵均能停止工作。③當水位達到第一台泵啟泵水位時，第一台泵開啟。④當水位達到第二台泵啟泵水位時，控製回路將保證兩台潛汙泵都處於運行狀態，同時發出報警信號。⑤當水位達到危險報警水位時，車站控製室發出報警信號，並可在車站控製室強製啟動兩台潛汙泵。⑥增設浮球故障邏輯判斷、控製電源故障反饋以及終端控製箱麵板設有指示燈指示信息，並能反饋到BAS（樓宇自動化係統）係統中。

    改進後的控製策略通過使用PLC實現終端控製功能，見圖3。

4改進前後的控製策略對比分析

    從改進前後的控製策略描述可知，兩者的基本功能大體相同，均針對兩台潛汙泵的啟停功能進行控製。改進後的控製策略不同之處在於：①增加危險報警水位，當啟一台泵水位或啟兩台泵水位的浮球開關故障或兩者均故障時導致無法及時抽水，水位到達危險報警水位時可在車站控製室接收到報警信息，同時可通過車站控製室設置的強製啟動按鈕進行啟動兩台泵進行抽水。②通過采用PLC進行控製，增加浮球開關故障邏輯判斷功能、控製電源故障判斷功能，將故障判斷反饋到BAS係統中，以及在終端控製箱麵板增設指示燈指示信息，改進人機交互體驗。其中浮球開關邏輯故障判斷功能設計為其中某一個浮球開關故障的判斷。例如，假設超低水位報警信號發出，則判斷停泵水位浮球開關故障；假設未經開啟一台水泵就開啟兩台水泵時，則判斷為啟一台泵的水位浮球開關故障；假設未啟動兩台泵而發出危險報警信號時，則判斷為啟兩台泵水位浮球開關故障。控製電源故障則通過硬接點連接到BAS係統實現判斷。

    第1點改進使得車站控製室的人員可以更快的發現危險水位的報警信息，並根據報警信息采取緊急強啟兩台潛汙泵進行抽水，防止發生水淹設備設施的風險。

    第2點改進措施則主要增加了對現場設備的故障判斷，因部分集水井位於地鐵隧道區間中，若需到現場確認故障表現則需耗費一定的時間。遠程報送具體的故障有利於設備維保人員更迅速的掌握到具體的故障信息，以便快速提供解決方案，提前準備故障處理所需的材料和工器具，及時完成故障的處理。

5總結

    通過對地鐵自動排水係統控製策略的改進，增加了危險報警水位浮球開關的設置，並增加了浮球開關故障邏輯判斷功能、控製電源故障判斷功能以及終端控製箱麵板增設指示燈指示信息，實現遠程強啟抽水功能，節省了需到現場確認具體故障表現的時間，改善人機交互的體驗，進一步提高了地鐵自動排水係統的設備可靠性。

 

 

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