《水處理運行與管理》 課件 7任務三 自動控制系統(tǒng)運行與管理

項目七水處理廠（站）電氣儀表及自動控制系統(tǒng)運行與管理

任務三自動控制系統(tǒng)運行與管理知識點1給水自動控制系統(tǒng)主要內(nèi)容

給水廠的自動控制系統(tǒng)、自動控制模式、自動控制系統(tǒng)運行與管理。

具體列舉了進水泵控制；混凝劑投注、投氯的自動控制；沉淀池的自動排泥；濾池的恒水位控制及自動反沖洗；水廠自動控制管理的一般規(guī)定。給水自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的功能：1）顯示功能2）控制操作功能3）數(shù)據(jù)庫管理功能4）數(shù)據(jù)處理功能5）報警功能6）打印功能

一、給水自動控制系統(tǒng)1.自動控制系統(tǒng)二、自動控制模式目前常見的三種自動控制系統(tǒng)模式：1）SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)2）DCS(DistributedControlSystem)即集散控制系統(tǒng)3）PLC+PC(ProgrammableLogicController&PersonalComputer)即可編程控制器和計算機系統(tǒng)。給水自動控制系統(tǒng)1)水廠SCADA系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)主要用于監(jiān)控整個城市供水系統(tǒng)的運行情況SCADA系統(tǒng)由一個主控站（MTU）和若干個遠程終端站（RTU）組成。SCADA系統(tǒng)結構框圖給水自動控制系統(tǒng)水廠供水調(diào)度SCADA系統(tǒng)的功能：a.數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與處理功能；b.圖形處理功能；c.自動報表生成功能；d.歷史檔案數(shù)據(jù)存儲功能；e.多方式的通訊功能；f.自動超限報警功能；g.輸出打印功能。給水自動控制系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的基本特點：a.組網(wǎng)范圍大，聯(lián)網(wǎng)通訊功能強，可實現(xiàn)一個城市或較大地區(qū)的監(jiān)測和控制。b.系統(tǒng)分為主控機（MTU）和遠程終端機（RTU）兩部分，RTU的控制較固定，處理能力較小。c.系統(tǒng)實時性較低，對大規(guī)模和復雜的控制較為困難。d.MTU或RTU通過通訊接口進行協(xié)議變換后可與其他網(wǎng)絡連接，可以組成較大、較復雜的通訊網(wǎng)絡。給水自動控制系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的應用領域很廣泛，尤其適用于地理環(huán)境惡劣、無人值守的環(huán)境下進行遠程控制，主要用于管網(wǎng)測控。SCADA系統(tǒng)適用范圍：給水自動控制系統(tǒng)2)

DCS系統(tǒng)集散系統(tǒng)（DCS）又稱分布式控制系統(tǒng)，以集中操作為主，分散控制為輔。結構：從功能上可以分為：四個層次，分別是現(xiàn)場控制級；過程裝置控制級；車間操作管理級；全廠優(yōu)化和調(diào)度管理級。給水自動控制系統(tǒng)現(xiàn)場控制級，主要功能是采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機。過程控制和管理級，過程控制級是DCS系統(tǒng)的核心部分，生產(chǎn)工藝的調(diào)節(jié)都是靠它實現(xiàn)。過程管理級，DCS的人機接口裝置，操作員跟DCS交換信息的平臺，可根據(jù)需要隨時進行手動自動切換、修改設定值，調(diào)整控制信號、操縱現(xiàn)場設備，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制。經(jīng)營管理級，是全廠自動控制系統(tǒng)的最高一層，只有大規(guī)模的DCS系統(tǒng)才具備這一級，它所面向的使用者是廠長、經(jīng)理、總工程師等行政管理或運行管理人員。給水自動控制系統(tǒng)

水廠DCS系統(tǒng)所采用的結構一般為：IPC（工業(yè)級PC）+PLC+SLC(小PLC)。給水自動控制系統(tǒng)a.整個水廠DCS系統(tǒng)進行組態(tài)管理，系統(tǒng)監(jiān)控；b.實時監(jiān)測、顯示、處理、控制各PLC子站的狀態(tài)、通信、

數(shù)據(jù)和信息；c.報警處理和報表打印；d.動態(tài)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫管理；e.實現(xiàn)與上級SCADA系統(tǒng)以及水廠MIS系統(tǒng)的通信和數(shù)據(jù)交換。中控室DCS工作站的功能：給水自動控制系統(tǒng)a.采用分級分布式控制。系統(tǒng)按不同功能組成分級分布子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)執(zhí)行自己的控制程序，處理現(xiàn)場輸入輸出信息。b.在物理上實現(xiàn)了真正的分散控制，使整個系統(tǒng)的危險性分散，系統(tǒng)可靠性較高。c.較好的擴展能力，借助網(wǎng)絡技術，可以完成縱向和橫向通訊及向高層的管理機通訊。d.系統(tǒng)的軟硬件資源豐富，可以適應各種特殊要求。e.響應時間短，實時性較好。f.應用軟件的編程工作量較大，開發(fā)周期較長，對開發(fā)和維護人員要求較高。DCS系統(tǒng)的基本特點：給水自動控制系統(tǒng)DCS系統(tǒng)側重于模擬量多，閉環(huán)控制多，連續(xù)性生產(chǎn)過程的控制。DCS系統(tǒng)適用范圍：給水自動控制系統(tǒng)3)PLC+PC系統(tǒng)可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心的高度模塊化的機電一體化裝置，主要由中央處理器、存儲器、輸入和輸出接口電路及電源四部分組成。PLC+PC系統(tǒng)結構框圖給水自動控制系統(tǒng)a.可靠性高，抗干擾能力強。b.可實現(xiàn)三電一體化。PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）、計算機集于一體，可以靈活方便地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)。c.操作簡單、編程方便、維修方便。d.體積小，重量輕，功耗低，價格比DCS系統(tǒng)低。PLC+PC系統(tǒng)的優(yōu)點：PLC+PC系統(tǒng)適用范圍：PLC+PC系統(tǒng)用于小型而且控制點比較集中的控制系統(tǒng)，在國內(nèi)水廠自動控制中得到最廣泛的應用。給水自動控制系統(tǒng)三、給水自動控制系統(tǒng)的運行與管理

自動化系統(tǒng)的控制功能有很多，常規(guī)控制功能包括取水、預處理、藥劑制備與投加、混凝、沉淀、過濾、深度處理、出水、排泥水處理等。1、進水泵房控制站

進水泵房控制站設在進水泵房，監(jiān)控范圍包括：進水管道閥門、進水泵房、配電間等構筑物的設備及儀表。該控制站主要是通過變頻泵的調(diào)節(jié)保證恒水位運行，低水位停泵。給水自動控制系統(tǒng)給水自動控制系統(tǒng)送水泵房自動控制系統(tǒng)圖片進水泵房自動控制系統(tǒng)圖片2、混凝劑投注、投氯的自動控制

混凝劑自動加注時應確定一個最佳加注率，采用計量泵（配變頻調(diào)速器）投加，變頻器運行頻率由流量信號控制，一般采用2套計量泵，一用一備，出現(xiàn)故障時，PLC系統(tǒng)會自動切換。投礬系統(tǒng)的礬液取自貯礬池，池中裝有液位計，可監(jiān)測礬液高度，同時通過裝在貯礬池的攪拌機定時攪拌。貯礬池岀礬管線上均裝有電動球閥，通過手/自動轉換開關進行操作，也可根據(jù)貯礬池液位PLC系統(tǒng)自動選擇，切換工作池。給水自動控制系統(tǒng)混凝劑自動加注時應注意的問題：1）運行操作人員應觀察并記錄反應池礬花生長情況，并與以往記錄相比較。如發(fā)現(xiàn)異常應及時分析原因，并采取對策。2）運行管理人員應加強對入流水質(zhì)的檢驗。3）定期標定加藥計量設施，以保證計量準確。4）定期檢驗原水水質(zhì)，保證投藥量適應水質(zhì)變化。5）定期清洗加藥設備，保持清潔衛(wèi)生。6）應經(jīng)常觀察混合、反應、排泥或投藥設備的運行狀況，及時維護，發(fā)生故障及時更換保修。7）交接班時要交代清楚儲藥池、投藥池濃度。8）經(jīng)常檢查投藥管路，防止管道堵塞或斷裂。9）做好分析測量與記錄。給水自動控制系統(tǒng)投率分為前加氯和后加氯。

前加氯采用原水流量比例自動投加，即根據(jù)流量的變化，按比例控制加氯量，比例系數(shù)的設定根據(jù)前加氯量的多少而定，該參數(shù)在就地加氯控制面板或上位機電腦上由操作人員根據(jù)需要改變設定值，保證定期殺藻；后加氯采用流量與余氯信號雙因子控制投加。加氯控制器根據(jù)原水流量進行比例控制，同時根據(jù)投氯后的余氯與加氯控制器設定的余氯進行PID控制，達到保證出廠水余氯指標合格的要求。給水自動控制系統(tǒng)投氯過程應注意的問題：1）實際運行管理過程中，應經(jīng)常測定入流水的大腸菌群數(shù)，并根據(jù)消毒后出水的要求確定控制好加氯量。2）氯瓶在運輸過程中應注意以下幾點：應有專業(yè)人員專用車輛運輸；應輕裝輕卸，并嚴禁堆放；氯瓶不得與氫、氧、乙炔、氨及其他液化氣體通車裝運。3）氯瓶在使用時應注意以下事項：氯瓶開啟前，應先檢查氯瓶的放置位置是否正確，然后試開氯瓶總閥。氯瓶在使用過程中，應經(jīng)常用自來水沖淋，以防止瓶殼由于降溫而結霜。氯瓶使用完畢后，應保證留有0.05MPa~0.1MPa的余壓。4）做好記錄與分析。給水自動控制系統(tǒng)給水自動控制系統(tǒng)混凝劑自動投注控制系統(tǒng)圖片自動加氯控制系統(tǒng)圖片3、沉淀池的自動排泥

給水廠多采用平流式沉淀池，池底沉泥不是均勻分布，排泥機必須變速行走。現(xiàn)在的平流池排泥機多為有級調(diào)速運行，利用平流池上設置的幾個行程開關來控制運行速度。

排泥車的行走電機可采用變頻器控制，通過變頻器控制排泥機的行走速度。即在排泥機輪子上安裝接近開關，輪子走一圈PLC計數(shù)一個脈沖，排泥機行走距離的測量通過計算輪的脈沖數(shù)來完成。當達到某個設定的脈沖數(shù)時，PLC用事先設定的對應頻率來調(diào)整排泥機變頻器的運行頻率。給水自動控制系統(tǒng)給水自動控制系統(tǒng)沉淀池自動控制系統(tǒng)圖片4、濾池的恒水位控制及自動反沖洗濾池的恒水位過濾控制是根據(jù)液位儀反應的對應濾格水位的變化，通過調(diào)節(jié)濾池出水調(diào)節(jié)閥開啟度，達到使該格濾池內(nèi)水位恒定，從而保證正常的濾速和過濾效果。濾池的水位調(diào)節(jié)方法，是控制濾池出水閥門的開啟大小來實現(xiàn)。給水自動控制系統(tǒng)

濾格恒水位過濾由安裝在濾池的PLC控制器進行控制。依據(jù)水池中水位的變化調(diào)節(jié)清水出水閥的開啟度來實現(xiàn)等速的恒水位過濾。系統(tǒng)根據(jù)所接受到的水位信號輸送到PLC控制器，PLC控制器把液位信號與液位設定值進行比較處理后，送出一定的電流信號控制清水閥開啟度，當水位信號高于設定的恒水位時，開大出水閥；當水位信號低于設定的恒水位時，關小出水閥；當水位信號等于恒水位時，保持出水閥開啟度不變。

濾格水位的控制是一個典型的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)。給水自動控制系統(tǒng)

濾池反沖洗依靠周期及水頭損失兩個參數(shù)來啟動，但水頭損失啟動反沖洗的機會很少，而且由于水頭損失壓力計經(jīng)過長期運行產(chǎn)生零漂，如果不及時校準，其數(shù)據(jù)往往不可靠。

當達到反沖洗條件或人為強制反沖時，每組濾池就地控制柜向主站發(fā)出反沖洗請求，主PLC對需要反沖洗濾組進行排序，采用先進先出的堆棧式管理，在滿足反沖洗條件后，調(diào)整首先要反沖的濾組的閥門狀態(tài)，待水位降到一定高度后，啟動鼓風機，進行氣洗，按約定時間氣洗結束后，開啟反沖泵進行氣水聯(lián)洗，聯(lián)洗結束后，關閉鼓風機，再開啟一臺反沖洗水泵進行水洗，水洗結束后，恢復本組濾池的正常濾水狀態(tài)，進行下一組反沖洗。

所有反沖結束后，進入正常的恒水位濾水工作周期。給水自動控制系統(tǒng)給水自動控制系統(tǒng)濾池自動控制系統(tǒng)圖片5、水廠自動控制管理的一般規(guī)定1）依靠自己的技術力量，完成安裝調(diào)試任務，為投產(chǎn)后的生產(chǎn)管理奠定技術基礎；2）不斷熟悉引進設備的技術性能；3）建立自動控制系統(tǒng)的管理規(guī)程；4）做好自動控制系統(tǒng)的防雷保護；5）建立一支專業(yè)化的管理隊伍。給水自動控制系統(tǒng)小結

介紹了給水廠中自動控制系統(tǒng)的功能、自動控制的模式、自動控制系統(tǒng)運行與管理規(guī)定。給水自動控制系統(tǒng)謝謝！給水自動控制系統(tǒng)

項目七水處理廠（站）電氣儀表及自動控制系統(tǒng)運行與管理

任務三自動控制系統(tǒng)運行與管理知識點2排水自動控制系統(tǒng)主要內(nèi)容

排水自動控制系統(tǒng)、自動控制模式、自動控制系統(tǒng)運行與管理。

具體列舉格柵、水泵、沉淀池、曝氣、氧化溝、污泥回流、污泥濃縮的自動控制。排水自動控制系統(tǒng)

污水處理廠工藝過程中用到大量的閥門、泵、風機及吸、刮泥機等機械設備，它們常常要根據(jù)一定的程序、時間和邏輯關系定時開、停。污水處理廠的自動控制系統(tǒng)主要是對污水處理過程進行自動控制和自動調(diào)節(jié)，使處理后的水質(zhì)指標達到預期要求。為使各種參數(shù)達標，必須對各設備的運行狀態(tài)、各池的進水量和出水量、進泥量和排泥量、加藥量、各段處理時間等進行綜合調(diào)控。

一、排水自動控制系統(tǒng)1.自動控制系統(tǒng)排水自動控制系統(tǒng)二、自動控制模式

排水自動控制模式與給水自動控制模式基本相同，此處省略。同樣，可編程序控制器(PLC)和計算機的應用，是污水廠自動化的典型特征。排水自動控制系統(tǒng)三、排水自動控制系統(tǒng)的運行與管理1、格柵的自動控制

粗格柵一般用手動控制，也可自動控制。

細格柵一般采用自動定時器進行間歇運轉控制；也可在格柵前后設超聲波液位差儀表，根據(jù)監(jiān)測格柵前后水位差進行自動除渣控制。PLC系統(tǒng)將根據(jù)軟件程序自動控制柵渣壓實機、機械格柵的順序啟停、運行、停車以及安全連鎖保護。排水自動控制系統(tǒng)格柵自動控制系統(tǒng)圖片排水自動控制系統(tǒng)2、水泵的自動控制

在水泵吸水池設超聲波液位計或液位傳感器，根據(jù)水位測量儀測得的水池水位值，控制多臺水泵的啟停運行。

要求：水池水位高至某一設定的水位值時，PLC系統(tǒng)可按軟件程序自動增加水泵運行的臺數(shù)；相反，當水位降至某一設定水位時，PLC系統(tǒng)自動按軟件程序減少水泵運行的臺數(shù)。同時，系統(tǒng)能夠積累各個水泵的運行時間，自動轉換水泵，保證各水泵積累的運行時間相等，使其保持最佳的運行狀態(tài)。當水位降至最低水位時，自動控制全部水泵停止運行。排水自動控制系統(tǒng)3、沉淀池的自動控制

不需要連續(xù)運行的刮泥機，可用定時器進行間歇運行的自動控制，在自動控制時應當確定合理的運行周期。排泥泵的控制方式包括，只靠定時器來控制啟閉或聯(lián)用定時器與流量計進行控制，用定時器決定泵的啟動，用流量計來控制停泵，每日排放定量的污泥，應合理地選擇間歇自動控制的停泵與運行時間。

有些污水廠的沉淀池的刮泥機24小時連續(xù)運行，即不需要自動控制。排水自動控制系統(tǒng)沉淀池自動控制系統(tǒng)圖片排水自動控制系統(tǒng)4、曝氣池的自動控制

在曝氣池內(nèi)設在線式溶解氧儀，由PLC按照溶解氧儀測定值來完成曝氣生物處理系統(tǒng)中各設備的啟停。曝氣池自動控制系統(tǒng)主要為空氣曝氣量調(diào)節(jié)，另外，對曝氣生物濾