自控系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用

1、自控系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，工業(yè)和民用污水的排放量日益增大，污水對水體的污染日趨嚴重，政府在不斷加大治理力度和提高水體的再利用價值。因此，應(yīng)采用先進的控制技術(shù)，并根據(jù)系統(tǒng)運行過程中相關(guān)參數(shù)的變化，從而實現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的高質(zhì)量、低消耗、穩(wěn)定運行，同時，也可使污水處理技術(shù)獲得長足發(fā)展。1 工程概況廣東省五華縣污水處理廠原有一期工程的處理規(guī)模為20000m3/d,二期建設(shè)規(guī)模為20000m3/d,采用多模式AAO工藝，出水達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GBI89182002）中的一級B標準。目前，五華污水廠廠外泵站一共有3個，每個泵站有5臺小型污水泵、2臺粉碎格柵和新安裝

2、的4套靜壓液位計。2 自動化控制系統(tǒng)的功能設(shè)計2.1 概貌畫面2.1.1 “自動控制工藝流程”畫面“自動控制工藝流程”畫面為系統(tǒng)的主畫面，該畫面直觀、形象地反映了污水廠處理的整個控制工藝流程，并將水廠的所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)（流量、液位、濁度、pH和流量等）和各種設(shè)備的運行狀態(tài)實時顯示在畫面上。2.1.2 “生產(chǎn)工藝流程平面圖”畫面以平面布置圖的形式直觀反映污水廠處理的生產(chǎn)工藝概貌，并將各種工藝檢測參數(shù)（流量、液位、濁度、溫度、pH電流、電壓和功率等）、控制指標和所有設(shè)備的運行狀態(tài)實時顯示在畫面上。2.2 參數(shù)設(shè)定功能點擊主畫面上的“參數(shù)設(shè)定菜單”，彈出參數(shù)設(shè)定窗口。在該窗口上可設(shè)定、修改各種工藝自動控

3、制參數(shù)和報警控制參數(shù)。2.3 控制功能點擊主畫面上的“控制操作菜單”，彈出計算機控制操作窗口。在該窗口上可對電動閥、計量泵和抽水泵等現(xiàn)場設(shè)備進行遠程控制。2.4 查看網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能點擊主畫面上的“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)菜單”，彈出計算機控制操作窗口。在該窗口上可以清楚地查看整個自控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。2.5 趨勢顯示功能以曲線圖的形式直觀反映工藝控制參數(shù)的走勢（或動向）稱為趨勢顯示。趨勢顯示分為實時趨勢和歷史趨勢。實時趨勢反映的是工藝控制參數(shù)當前的走勢。分析工藝控制參數(shù)的實時趨勢有助于管理人員及時掌握當前的生產(chǎn)動態(tài)。歷史趨勢反映的是以往的走勢。分析工藝控制參數(shù)的歷史趨勢有助于管理人員了解以往的控制狀況和控制效果

4、，從而分析和查找事故原因。2.6 用戶管理功能計算機監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)置有嚴格的操作權(quán)限限制，用于預(yù)防非授權(quán)操作。系統(tǒng)的操作權(quán)限分為凈水操作工人和系統(tǒng)管理員兩級。操作權(quán)限嚴格規(guī)定，不同的使用者只能在允許的范圍內(nèi)操作計算機，各個班次的操作人員擁有各自不同的操作員賬戶和密碼。系統(tǒng)管理員為最高權(quán)限的使用者，如果污水廠人員崗位出現(xiàn)變動，則由系統(tǒng)管理員根據(jù)變動注銷或新開設(shè)相關(guān)人員的操作員賬戶。2.7 報表生成和打印功能污水廠的生產(chǎn)日報表由計算機系統(tǒng)自動生成，并按設(shè)定的時間自動打印。3 自動化監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)自動化檢測儀表是自控系統(tǒng)中關(guān)鍵的子系統(tǒng)之一。一般的自動化檢測儀表主要由傳感器、變送器和顯示器三個部分組成

5、。這三個部分有機地結(jié)合在一起，不可缺少其中的任何一部分。自動化檢測儀表以其測量精確、顯示清晰、操作簡單等特點，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。自動化檢測儀表內(nèi)部具有與微機連接的接口，是自動化控制系統(tǒng)中重要構(gòu)成部分，被稱為“自動化控制系統(tǒng)的眼睛”。3.1 控制流程3.1.1 粉碎格柵控制流程泵站的粉碎格柵安裝在進水閘閥后，提升泵池前，根據(jù)粉碎格柵兩邊的液位差自動啟動、停止。當格柵前的雜物、垃圾積累過多時，兩邊的液位差會變大。當液位差大于設(shè)定值時，需開啟1臺粉碎格柵清渣。格柵的控制可由水位差自動控制開啟，一般柵前、柵后的液位差20cm時，格柵會自動開啟。此外，也可根據(jù)實際需要現(xiàn)場控制。圖1污水處理廠粉

6、碎格柵控制流程。3.1.2 提升泵監(jiān)控流程的控制流程提升泵應(yīng)在不低于設(shè)定的液位水位下工作，以到達保護水泵安全運行的目的。如果水位低過設(shè)定水位時，則潛水泵就可能暴露在空氣中，進而直接在泵運行的情況下吸入空氣，水泵的葉輪在吸入空氣情況下運行易損壞。因此，對水泵進行保護監(jiān)控非常必要。圖2為污水處理廠提升泵監(jiān)控流程的控制流程。3.2自動控制方式根據(jù)廠區(qū)泵房水位和進水速率等，PLC可實現(xiàn)自動開/停泵、泵閥聯(lián)動，并對大、小泵進行搭配控制；保證源水的持續(xù)性和穩(wěn)定性，滿足污水廠的工藝要求；檢測運行工況和數(shù)據(jù)，對被控設(shè)備進行故障保護。具體應(yīng)注意以下6點：根據(jù)液位變化控制提升泵的啟停，遵循“先啟先停、先停先啟、故

7、障停機、自動補位”的控制原則。優(yōu)化液位的測量參數(shù)，在每個液位控制點的判斷有一定的延時。盡量減少每臺泵的啟停次數(shù)，每臺泵的啟停應(yīng)有一定的時間間隔。如果1臺泵已連續(xù)運行24h，在有備用泵的情況，應(yīng)用備用泵補上。泵口閥門需與泵連動控制。水泵運行應(yīng)受工藝過程各個閥門的制約，防止發(fā)生燒毀水泵或淹沒系統(tǒng)等現(xiàn)象。每臺泵的累計運行時間會自動記錄在PLC中，并可從控制室的監(jiān)視畫面中查閱。3.2.1中控室自動控制方式PLC接收控制室計算機通過下達的指令后，會自動啟、停取水泵機組、鼓風(fēng)機等設(shè)備，并對被控設(shè)備進行故障保護。3.2.2 就地手動控制方式在手動操控的方式中，通過現(xiàn)場就地開關(guān)柜上的按鈕對設(shè)備進行開/停（關(guān)）

8、等控制。PLC只對其檢測，不進行故障保護。4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)廠外泵站的現(xiàn)場情況，每個泵站布設(shè)有3個視頻監(jiān)控點，廠內(nèi)二期泵站布設(shè)了8個視頻監(jiān)控點，一期泵站保持不變。視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端設(shè)備、傳輸設(shè)備、控制設(shè)備、顯示和記錄設(shè)備四大部分組成。前端設(shè)備由安裝在泵站及其周圍的室內(nèi)外一體化球形組成，負責圖像和數(shù)據(jù)的采集和信號處理，本次采用知名品牌的高性能高清室外快球、高清日夜防水紅外一體化攝像機；在傳輸設(shè)備方面，可根據(jù)傳輸距離和圖像質(zhì)量的要求，選用相應(yīng)的線纜、接口設(shè)備，負責將視頻和數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)街锌厥?，同時，數(shù)據(jù)和視頻信號也可經(jīng)過壓縮處理，通過多種傳輸方式傳輸?shù)叫枰牡攸c；控制設(shè)備選用以往工程中成功應(yīng)用的多媒體監(jiān)控中心系統(tǒng)，具有前端設(shè)備和圖像切換的控制、全方位云臺的控制、系統(tǒng)分區(qū)控制和分組同步控制，以及圖像檢索和處理等功能；顯示和記錄設(shè)備可根據(jù)不同的圖像顯示要求，選擇不同的圖像顯示設(shè)備，有監(jiān)視器、顯示器等，值班人員能在監(jiān)控中心通過顯示器實時觀察來自前端監(jiān)控點的1/4