排水公司污水處理廠自動化控制研究論文

1、排水公司污水處理廠自動化控制研究論文 摘要：本文介紹了長壽污水處理廠實施自動化控制的實踐，論證了自動化系統(tǒng)對污水處理運行管理的重要作用，提出了智能化是自控系統(tǒng)發(fā)展方向的觀點。 關鍵詞：污水處理廠自動化控制設備改造 1.污水處理可能對三峽庫來說還算是一個新星的行業(yè)，在三峽庫區(qū)新建的污水處理廠中，大部分設置了自動化控制系統(tǒng)，力求對整個污水處理過程實行全面監(jiān)控。但由于這項工作尚處在實踐摸索階段，與國外水平相比存在較大差距，主要問題是： （l）主要控制設備功能不穩(wěn)定，特別是在線儀表的準確性和穩(wěn)定性來看，不能完全達到由計算機控制的要求。 (2)自控水平低，距智能化自動控制還有很大差距。 (3)運行條件變

2、化范圍大，某些工藝環(huán)節(jié)尚在不斷調(diào)整。 (4)運行操作人員尚不能對工藝進行全方位控制操作。 由于以上條件限制，大多數(shù)污水處理廠的自控系統(tǒng)只能發(fā)揮監(jiān)視和對部分設備進行遠程控制的功能。長壽污水處理廠針對以上問題，自2003年5月試運行到現(xiàn)在來看，根據(jù)實際運行,并通過對部分設備的改造和完善，加之對現(xiàn)場運行操作人員的技術培訓，使中控室具有集中控制、監(jiān)視、現(xiàn)場故障報警等功能。操作人員可在中控室進行操作，為安全穩(wěn)定運行提供了保障。 2.長壽排水公司自控概況 長壽污水處理廠處理長壽區(qū)20萬人生活污水及工業(yè)廢水，我廠監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)集中控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括1個監(jiān)控中心（中控室）、6個現(xiàn)場PLC站（模擬屏P

3、LC0、配電間站PLC1加藥間站PLC2、脫水間PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站）。配電間站主要控制提升泵站、格柵井、沉砂池、氧化溝、二沉池、回流泵站、剩余泵站、貯泥池的自動運行；模擬屏站主要對模擬屏的數(shù)據(jù)處理控制；加藥間站主要是對加藥間的自動控制；脫水間2個站分別對1號和2號脫水機進行自動控制，紫外光站是對紫外光消毒系統(tǒng)進行控制。中控室則對全廠設備的控制操作及監(jiān)視?，F(xiàn)場分站采用的PLC可編程控制系統(tǒng)是美國AB公司以太網(wǎng)系統(tǒng)。 3.對設備的改造與完善 長壽污水處理廠從試運行以來，由于現(xiàn)場電氣及機械設備存在一些問題，直接影響了自控系統(tǒng)的正常運行。根據(jù)存在的問題，結合實際運行情況及工藝要求，

4、對自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)場控制設備進行了部分技術改造。 3.1對現(xiàn)場一些設備進行改造 由于我廠增加了一臺脫水機和PLC柜，為了把新增的這臺脫水機PLC柜的運行信號聯(lián)到中控室，避免重新進行布線。使用交換機聯(lián)接兩臺脫水間PLC柜，通過一根信號線接到中控室交換機。改造現(xiàn)場和配電機曝氣機的二次控制回路，解決了中控室不能控制曝氣機啟停的問題。 1號2號氧化溝的變頻曝氣機由于控制轉(zhuǎn)換開關處在開關柜 控制和機旁控制方式時，變頻器模擬量420mA電流輸入電路斷開，使得不能輸入變頻器運行頻率，變頻器控制失效，不能運行。經(jīng)考慮，短接模擬量電流輸入的轉(zhuǎn)換開關控制回路。 變頻器頻率信號（模擬量）、運行信號（開關量）沒有輸

5、出給 PLC，使得上位機無法判斷曝氣機是否運行。過后經(jīng)自動化人員改進后，只給出變頻器頻率信號（模擬量），運行信號可有可無（開關量）。 3.2對PLC源程序的修改、優(yōu)化 試運行中，我廠由于采用的是巡檢制度，將各分散值班點集中到中心控制室值班操作。所以必須對比較重要的報警參數(shù)根據(jù)實際情況做進一步的修改。通過對PLC可編程控制器的源程序進行修改、編譯，主要是啟停液位、報警液位、邏輯控制、出水流量、加藥間液位、提升泵站液位差等。不僅實現(xiàn)了設備按工藝流程運行的要求，而且機械設備運行的準確性、安全性有了很大提高，電氣故障大為減少。故障點檢查也很方便，大大降低了電氣設備的故障率，使現(xiàn)場自動運行更加穩(wěn)定。更主

6、要的是為自動化控制的順利實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。 另外對高壓配電系統(tǒng)和一套獨立的監(jiān)控系統(tǒng)，如出現(xiàn)任何故障不僅有指示燈光報警，而且還配有語音報警系統(tǒng)，使值班人員一目了然，可清楚地判斷故障發(fā)生的部位并做及時處理，避免事故的發(fā)生。 34安裝視頻監(jiān)視系統(tǒng)的 為了讓操作人員真正在中控室控制全廠、監(jiān)視全廠、管理全廠，長壽污水處理廠于2002安裝了BAXALL系列攝像機視頻監(jiān)視系統(tǒng)。它配合原有的自控儀表，對進水粗格柵、細格柵、提升泵、排砂泵、攪拌機、砂水分離機、氧化溝曝氣機、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脫水間、辦公室等10多個場所的現(xiàn)場情況，進行24小時全天候監(jiān)視。 這套視頻監(jiān)視系統(tǒng)運行可靠。在中控室里，通過對

7、攝像機的遙控?？梢员O(jiān)視全廠20多個部位工藝設備的運行情況。如果按工藝流程在現(xiàn)場巡查一遍，需要30分鐘左右，而通過視頻監(jiān)視系統(tǒng)，幾分鐘就可以對全廠工況瀏覽一遍，大大提高了工作效率。 3.5提升泵站和格柵井的控制 污水提升泵站安裝兩臺潛水泵一用一備，在上位機設定常用/備用，按如下原理進行控制： 當泵站內(nèi)水位達到1.70m時，一臺泵啟動； 當水位降至0.80m時，水泵停機，并發(fā)出報警信號。 粗、細格柵分別有時間控制/液位差控制，2種控制方法，我廠現(xiàn)在用的是時間控制。 格柵井安裝粗、細格柵機兩臺，運行依據(jù)其前、后超聲波液位差計測得的水位差進行控制。 當粗格柵機前，后超聲波液位差計測得的水位差超過20c

8、m，粗格柵機、皮帶輪輸送機自動開機。 當粗格柵機前，后超聲波液位差計測得的水位差降至10cm，粗格柵機、皮帶輪輸送機自動停機。 當細格柵機前，后超聲波液位差計測得的水位差超過30cm，細格柵機、螺旋輸送機，壓榨機自動開機。 當細格柵機前，后超聲波液位差計測得的水位差降至20cm，細格柵機、螺旋輸送機，壓榨機自動停機。 粗格柵、細格柵還可以通過在上位機設定運行、停止間隔時間的方式定時開啟停止。當格柵每運行15分鐘后停15分鐘。皮帶輸送機、螺旋輸送機與格柵聯(lián)動，及格柵運行時，同時運行。 兩組渦流沉砂池，每組渦流沉砂池內(nèi)安裝一臺攪拌機和排砂泵，攪拌機長期運行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分離器。排砂

9、泵每運行10分鐘后停20分鐘，時用，砂水分離器與排砂泵同時工作，以上設備均可在中心控制室監(jiān)控。 3.6氧化溝的自動控制 本工程氧化溝設兩組，日處理污水能力40000m3/d，每組氧化溝設計日處理能力2萬m3/d。每組氧化溝PDSL-325（C）型倒傘型表面曝氣機三臺，其中1#，3#機組為恒速，逆時鐘方向運轉(zhuǎn)，單臺機組充氧量為119kgO2/h；2#機組為變頻調(diào)速，順時針方向運轉(zhuǎn)，單臺機組充氧量為23119kgO2/h，電機功率均為55KW；每組氧化溝安裝兩臺溶解氧檢測儀（DO儀）和一臺污泥濃度檢測儀（MLSS儀），一臺DO儀和MLSS儀安裝在接近出水口處，另一臺DO儀安裝在缺氧區(qū)。另一組氧化溝

10、設備與該組氧化溝對稱，倒傘型表面曝氣機的運行按照氧化溝內(nèi)溶解氧值（DO值）進行自動控制，其DO值以接近出水口處的DO儀的測定值為準。 當DO值在0.2mg/L 氧化溝內(nèi)設一臺污泥濃度（MLSS）測定儀，將MLSS測定儀測定值傳送至中控室，用于調(diào)節(jié)活性污泥回流泵站及電動套筒閥的運行。 氧化溝內(nèi)安裝的各檢測儀器（如DO儀、MLSS儀）的數(shù)據(jù)，由PLC1進行采集。然后PLC1將采集的數(shù)據(jù)通過控制層網(wǎng)絡送至中控室用于控制相關設備運轉(zhuǎn)。 3.7回流泵站的自動控制 污泥回流泵站安裝潛水軸流泵兩臺，按如下原理進行控制： 在泵站出水側及吸水側（套筒閥井處）各設一臺超聲波水位計，出水側設兩個水位，一個正常水位7

11、.8m，一個報警水位8.4m,吸水側設四個水位，一個正常水位5.30m，一個啟動水位5.00m，一個高限報警水位5.80m，一個低限報警水位4.40m； 當兩個氧化溝的污泥濃度同時高于3000mg/L時，開啟1臺污泥回流泵，如果其中任何一個氧化溝的污泥濃度低于3000mg/L時只開啟2臺污泥回流泵。 本控制程序能使兩泵交替工作（統(tǒng)計工作時間），負荷均等，從而延長二泵工作壽命。 3.8剩余泵站和貯泥池的自動控制 本泵站安裝100QW70-7-3型潛水排污泵一臺，其工作原理如下： 當貯泥池液位低于2.0m時,剩余污泥泵自動開啟。當貯泥池液位高于4.5m時，剩余污泥泵站剩余污泥泵根據(jù)液位計信號自動停

12、止運行，貯泥池液位在中心控制室顯示及報警。另外，當貯泥池水位計超過貯泥池設定的最高水位或最低0.5m時，水泵亦由中控室控制自動切斷水泵電源，泵站停止工作。 貯泥池安裝超聲波液位計，當液位為1.5m時，向脫水間PLC發(fā)出污泥泵停泵停止運行信號。 3.9加藥間的自動控制 溶解、溶液池為兩組，每組2m；每組內(nèi)安一臺攪拌機，和超聲波液位計一套，工況一用一備； 溶解池加料加水后，攪拌機工作15分鐘，攪拌機停車，溶液池的液位預報警（液位現(xiàn)場確定）； 當一格溶解池最低液位時（液位現(xiàn)場確定），自動關停藥液輸出電磁閥同時開啟另一溶液池的電磁閥； FeCl3液按照出水流量計信號自動調(diào)節(jié)頻率，手動調(diào)節(jié)沖程控制投加量

13、，使其出水水質(zhì)達到國家一級排放標準。 3.10紫外光的自動控制 紫外光消毒采用的是德國威得高系統(tǒng)，控制方式采用的是液位控制，并由液位控制出水的電動閥門自動行動，使液位始終保持在1.7m，紫外光燈啟動5%左右。 3.11脫水間的自動控制 脫水間加藥池設有一液位探頭，當液位低于設計標準時，脫水機停止。 脫水機的控制主要還是以人工控制為主，操作人員在PLC柜在啟停各個設備。 3.12現(xiàn)場儀表的控制 我廠的主要儀表有：液位計、進水PH值、溶解氧、污泥濃度、COD在線儀、濁度儀、出水流量計（其中大部分的在線儀表都自帶得有溫度計）。顯示的具體形式以具體數(shù)值顯示為主，操作人員可直觀地讀取各種數(shù)據(jù)。 3.13

14、高壓配電系統(tǒng)監(jiān)視功能 此功能主要是對高壓配電及供電系統(tǒng)的開關是合是斷，通過在上住機（CRT）顯示來提示有關人員。具體顯示以示意圖的形式實現(xiàn)。 3.14時間累計、故障次數(shù)和報警功能 主要功能是對所有設備運行的時間進行統(tǒng)計。報警功能是對設備運行出現(xiàn)的故障都有燈光和聲音提示，準確及時地提示操作人員哪臺設備出現(xiàn)了故障。故障出現(xiàn)時，運行設備立即停止運行。此部分功能的實現(xiàn)，為有關人員確定設備大修時間及日常保養(yǎng)次數(shù)提供了依據(jù)。 4.自控系統(tǒng)的使用效果 4.1快速準確地反映運行異常情況 當現(xiàn)場現(xiàn)出任何的異常情況，可通過監(jiān)控系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)一目了然的看出問題。有設備出現(xiàn)故障、上位機同時報警并停止該設備的運行，相應地計算機作故障情況記錄，方便設備故障排除、管理、維護等。 4.2促進了職工技求素質(zhì)的提高 實行自控，運行人員合并值班操作，對職工素質(zhì)的要求也相應地變?yōu)閺秃闲?，這就進一步激發(fā)了職工特別是青年職工學文化、學技術的積極性。 4.3為降低運行成本創(chuàng)造了條件 5.自控系統(tǒng)的發(fā)展前景是智能化 從長壽排水公司自動化控制水平看，只是完成了人對設備簡單的機械性能的操作，這種系統(tǒng)在智能化高度發(fā)達的今天顯得很粗糙。因為污水處理的可變因素很多，有水量、濃度、溫度、氣