南通市狼山水廠工藝自動(dòng)控制實(shí)施方案

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　　中心控制室為數(shù)據(jù)處理控制中心，設(shè)有3個(gè)PDS單元。其中2臺(tái)并行對(duì)整個(gè)水廠進(jìn)行監(jiān)測(cè)遙控，1臺(tái)用作數(shù)據(jù)處理、運(yùn)行分析和報(bào)表打印。每一PDS裝置由下列硬件構(gòu)成：Tandon 386-20個(gè)人計(jì)算機(jī)；Winchester 40 Mbyte/35ms硬盤；1.2Mbyte 5.25″軟盤驅(qū)動(dòng)器；SALORA 445A 20″彩色顯示器；游動(dòng)定位器（鼠標(biāo)器）和標(biāo)準(zhǔn)鍵盤（控制用的2臺(tái)PDS配有2只功能鍵盤）；DL 3400彩色打印機(jī)。

　　4套ELDATIC 2000 PLC裝置分別安裝在以下現(xiàn)場(chǎng)：一級(jí)泵站：對(duì)一級(jí)泵站、污水泵站的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制；中心控制室：對(duì)總降變電所、二級(jí)泵站的工作進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制；加藥間：對(duì)投加三氯化鐵和斜管沉淀池的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制；加氯間：對(duì)移動(dòng)沖洗罩濾池運(yùn)行及加氯進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。建設(shè)工程教育網(wǎng)

　　每套PLC裝置有以下配置：ELDATIC 2000工業(yè)控制機(jī)；Tandon 286個(gè)人計(jì)算機(jī)；Winchester 40 Mdyte/35ms硬盤；1.2 Mdyte軟盤驅(qū)動(dòng)器；14″彩色顯示器；標(biāo)準(zhǔn)鍵盤。

　　整個(gè)系統(tǒng)共采集信號(hào)、數(shù)據(jù)1700多個(gè)。數(shù)據(jù)采集周期為60s.整個(gè)系統(tǒng)可完成以下主要功能：

　　1.對(duì)整個(gè)水廠生產(chǎn)過程進(jìn)行運(yùn)行、監(jiān)測(cè)；

　　2.根據(jù)生產(chǎn)情況調(diào)度一級(jí)泵運(yùn)行；

　　3.調(diào)節(jié)加藥、加氯量；

　　4.綜合18種生產(chǎn)資料，可繪制19種47 條曲線；

　　5.記錄變電所及所有生產(chǎn)設(shè)備故障。

　　中心控制室與4套ELDATIC 2000 PLC 裝置之間采用高速母線（同軸電纜）聯(lián)接。

　　整個(gè)水廠由該系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，除三氯化鐵倒入沖溶池、更換氯瓶和發(fā)布二級(jí)泵站調(diào)泵指令人工外，其余生產(chǎn)過程全由計(jì)算機(jī)完成。操作人員在中心控制室可通過計(jì)算機(jī)鍵盤或?qū)Ｓ面I盤（功能鍵盤）對(duì)全廠所有電氣、機(jī)泵設(shè)備、加藥、加氯設(shè)備、沉淀、過濾設(shè)備等進(jìn)行人為的干預(yù)操作和控制，只要將操作密碼輸入即可開始進(jìn)行自己職權(quán)內(nèi)的操作運(yùn)行。操作人員將顯示屏幕上的光標(biāo)移至相應(yīng)模擬圖上的操作開關(guān)或設(shè)備位置后，再連續(xù)按動(dòng)3個(gè)按鈕，對(duì)應(yīng)的開關(guān)或設(shè)備即行動(dòng)作。亦可在現(xiàn)場(chǎng)的ELDATIC 2000 PLC裝置上就地操作設(shè)備，并可調(diào)看全廠的生產(chǎn)運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)。水廠所有設(shè)備均可脫離計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行人工手動(dòng)操作。建設(shè)工程教育網(wǎng)

　　整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，構(gòu)思嚴(yán)密，使用直觀，操作方便，數(shù)據(jù)收集完整，并能按要求進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。只是為了保證設(shè)備的可靠性，配置選用了一些性能較高的設(shè)備，顯得有些保守。但這也為我們今后擴(kuò)展功能提供了有利條件。

　　水廠工藝控制方案水廠工藝控制方案由我公司提出，經(jīng)中奧雙方技術(shù)人員討論確認(rèn)后，奧方即根據(jù)此方案編制軟件。

　　水廠工藝控制方案主要內(nèi)容如下：

　　1.取水工程

　?。?）引水虹吸管控制與從長(zhǎng)江引水虹吸管相聯(lián)的真空罐內(nèi)水位低于下限時(shí)，真空泵啟動(dòng)。當(dāng)真空罐內(nèi)水位達(dá)到上限，則真空泵停止運(yùn)行。罐內(nèi)水位處于低限達(dá)15min還不上升，則報(bào)警。真空泵在一天內(nèi)啟動(dòng)2次以上，應(yīng)予報(bào)警。原水水位與一級(jí)泵站吸水井的水位差大于0.6m，說(shuō)明引水虹吸管出現(xiàn)故障，引水發(fā)生困難，也應(yīng)報(bào)警。

　　（2）一級(jí)泵站原水潛水泵控制潛水泵的開停由以下因素決定：

　　a.清水池水位低于下限時(shí)必須有1臺(tái)潛水泵運(yùn)行；

　　b.清水池水位未達(dá)到上限警戒水位，至少保持1臺(tái)潛水泵運(yùn)行；

　　c.潛水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)所進(jìn)的水量應(yīng)與二級(jí)泵站出廠水量相對(duì)應(yīng)。出廠水量與單臺(tái)潛水泵流量之比的整數(shù)值，即為一級(jí)泵站潛水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。而出廠水量與單臺(tái)潛水泵流量之比整數(shù)以后的小數(shù)點(diǎn)尾數(shù)，則根據(jù)清水池水位的高低、清水池的水位上升或下降速率以及高低峰供水時(shí)間等，與相應(yīng)的設(shè)定值對(duì)照，進(jìn)行邏輯判斷，決定潛水泵的開或停。總之，既要盡可能保持清水池經(jīng)常處于高水位，又要保證潛水泵不能頻繁動(dòng)作。每啟動(dòng)一臺(tái)潛水泵，運(yùn)行時(shí)間不少于1h；建設(shè)工程教育網(wǎng)

　　d.一級(jí)泵站出水量超過在用斜管沉淀池的最大負(fù)荷時(shí)，則減少1臺(tái)潛水泵運(yùn)行，以保證斜管沉淀池出水水質(zhì)；

　　e.每次增開潛水泵時(shí)，以運(yùn)行累計(jì)臺(tái)時(shí)少的泵投入運(yùn)行；減少運(yùn)行潛水泵時(shí)，則以運(yùn)行累計(jì)臺(tái)時(shí)多的泵投入運(yùn)行。

　　2.加藥系統(tǒng)

　　（1）沖溶三氯化鐵固體三氯化鐵稱重后，由人工倒入沖溶池，然后用鍵盤向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入三氯化鐵的重量。這時(shí)控制系統(tǒng)發(fā)出指令，將壓力水電磁閥打開，開始沖溶三氯化鐵。所沖溶的三氯化鐵藥液流入貯液池。計(jì)算機(jī)按已輸入的沖溶濃度（一般在30%以上）和投入的三氯化鐵重量，計(jì)算出的稀釋量，待流量計(jì)達(dá)到該稀釋量時(shí)，發(fā)出指令，關(guān)閉壓力水電磁閥，打開攪拌空氣電磁閥，攪拌3min后關(guān)閉攪拌空氣電磁閥，則沖溶完畢。最后由化驗(yàn)室測(cè)定沖溶后貯液池的三氯化鐵藥液濃度，并輸入計(jì)算機(jī)待用。

　?。?）配制藥液投加三氯化鐵溶液的溶液池共有2只，1用1備。當(dāng)在用的溶液池液位達(dá)到下限時(shí)，則關(guān)閉出流電磁閥，停止工作。同時(shí)備用溶液池的出流電磁閥打開，投入使用。

　　根據(jù)計(jì)算機(jī)指令，打開與需要配液的溶液池所對(duì)應(yīng)的貯液池出流電磁閥，向該溶液池補(bǔ)充藥液。計(jì)算機(jī)根據(jù)已置入的藥液實(shí)際濃度、投加溶液濃度、溶液池容積，計(jì)算出補(bǔ)充液位值，當(dāng)池內(nèi)液位達(dá)到該值時(shí)，關(guān)閉貯液池出流電磁閥。然后打開壓力水電磁閥稀釋配制溶液至溶液池的液位上限為止。然后再打開攪拌空氣電磁閥，攪拌3min，完成配液工作。兩只溶液池交替循環(huán)互為備用。貯液池、溶液池非正常的液位升高或下降，均會(huì)報(bào)警。

　?。?）加藥控制由于狼山水廠的原水取自長(zhǎng)江，相對(duì)來(lái)講水質(zhì)較好。因此，影響加藥量的因素也少。

　　加藥前饋控制采用按流量正比例投加；濁度、水溫按實(shí)測(cè)資料繪制成曲線，由計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)對(duì)照，取值投加。

　　斜管沉淀池反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有模擬斜管，取樣測(cè)定濁度（模擬沉淀池出口水濁度），對(duì)照設(shè)定的沉淀池出水濁度標(biāo)準(zhǔn)值（5～30NTU可調(diào)）士3NTU，來(lái)調(diào)整實(shí)際投加量。當(dāng)模擬沉淀水濁度超過設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值±5NTU時(shí)，則應(yīng)報(bào)警。另外，加藥泵吸不到溶液或加藥管道堵塞，加藥泵上的阻尼器壓力下降或超限，也需報(bào)警。建設(shè)工程教育網(wǎng)

　　3.斜管沉淀池運(yùn)行控制

　?。?）排泥控制控制排泥有兩種方法可供選擇：

　　a.定時(shí)排泥：設(shè)定排泥時(shí)間（0～8h可調(diào)），按周期排泥。

　　b.按原水進(jìn)水量、原水濁度、單位藥耗、濾后水濁度等參數(shù)的變化，調(diào)節(jié)排泥周期。運(yùn)行過程中在不斷計(jì)算排泥水量，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，則進(jìn)行排泥。

　　由于濾池采用了通過斜管沉淀池回收反沖洗水技術(shù)，反沖洗水的污泥已在斜管沉淀池中回收，所以計(jì)算參數(shù)不取沉淀水濁度，而取濾后水濁度。

　　排泥水量可按下式計(jì)算：Qn=Qy（YNTU-LNTU十1.31527FeCl3/（1-98%）×10-6式中：Qn——排泥水量（m3）；Qy——斜管沉淀池進(jìn)水量（m3）；YNTU——原水濁度（NTU）；LNTU——濾后水濁度（NYU）；1.31527——三氯化鐵重量換算系數(shù)；FeCl3——單位三氯化鐵耗用（kg/km3）；98%——排泥水含水率。

　　當(dāng)排泥水量達(dá)到沉淀池設(shè)定排泥閥排泥時(shí)間（0～10min可調(diào)）的流量（按水力條件計(jì)算或?qū)崪y(cè)）時(shí)，則進(jìn)行排泥。

　　由于狼山水廠斜管沉淀池底部構(gòu)造復(fù)雜，底部呈鍋底形，有中心傳動(dòng)刮泥機(jī)、鋼筋混凝土穩(wěn)流板、UPVC斜管等，因而無(wú)法安裝泥位測(cè)定裝置，所以不能采用按池底積泥情況決定排泥的方法。

　　排泥歷時(shí)則根據(jù)設(shè)定的每次排泥水量、排泥系統(tǒng)的水力條件計(jì)算定值。

　　刮泥機(jī)故障、超設(shè)定排泥時(shí)間、未關(guān)閉氣動(dòng)排泥蝶閥，則報(bào)警。

　　4.移動(dòng)沖洗罩濾池控制

　　（1）過濾周期控制根據(jù)濾池池面水位變化情況和濾后水濁度，采用對(duì)比判斷的方法，決定增減沖洗間隔時(shí)間，調(diào)整過濾周期。當(dāng)池面水位超過上、下限極值，則報(bào)警。濾后水濁度超過設(shè)定值，進(jìn)行報(bào)警。

　　（2）沖洗罩工作程序控制根據(jù)沖洗罩沖洗程序按順序執(zhí)行。當(dāng)沖洗罩未能按程序工作時(shí)，相應(yīng)發(fā)出；桁車行走不停、不沖洗、沖洗不良、沖洗不停、桁車不走等故障報(bào)警信號(hào)。運(yùn)行過程中還經(jīng)常核對(duì)沖洗罩所在位置是否與計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)的格數(shù)相吻合，否則，說(shuō)明沖洗過程中出現(xiàn)跳格不沖的現(xiàn)象，應(yīng)立即查清，將故障排除。

　　（3）濾池表面排除飄浮物控制狼山水廠的移動(dòng)沖洗罩濾池設(shè)在室外運(yùn)行，夏季極易繁殖藻類，成塊的水藻飄浮在濾池池面上，既有礙觀瞻，又影響水質(zhì)。所以設(shè)置了排除飄浮物的運(yùn)行程序。

　　當(dāng)需要排除飄浮物時(shí)，由人工發(fā)出指令，桁車在走到濾池溢流槽對(duì)側(cè)放下刮網(wǎng)。濾池仍正常沖洗運(yùn)行。當(dāng)桁車走到濾池溢流槽一端時(shí)，濾池出水虹吸管上的進(jìn)氣電磁閥打開，濾池水位上升，開始排除飄浮物。同時(shí)，由于濾池水位升高，通過刮網(wǎng)上的浮筒自行托起，并由機(jī)械鎖住，不容下落。飄浮物排盡后，電磁閥關(guān)閉，濾池仍按原有程序繼續(xù)運(yùn)行。

　　5.加氯控制

　?。?）供氯系統(tǒng)控制8只氯瓶分為2組，每組4只氯瓶并聯(lián)使用，其中1組備用。當(dāng)一組氯瓶液氯用完時(shí)，氯壓下降，氯瓶電磁閥關(guān)閉，發(fā)出氯瓶用完信號(hào)。同時(shí)，備用氯瓶電磁閥打開，投入運(yùn)行。該加氯系統(tǒng)采用負(fù)壓抽吸方式加氯，一旦加氯管漏氣，氯瓶電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。如氯瓶間或加氯間漏氯，則發(fā)出聲光報(bào)警。同時(shí)，引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，將漏出的氯氣送到清水池，由池內(nèi)流動(dòng)的水將其吸收。

　?。?）原水預(yù)加氯控制原水預(yù)加氯按人為設(shè)定值對(duì)照原水進(jìn)水量正比例投加。

　　（3）濾后加氯控制濾后加氯按濾池出水量正比例前饋投加，并按設(shè)置的濾后余氯控制值反饋調(diào)節(jié)。為了防止水源水質(zhì)變化引起出廠水余氯變化，我們又采取用出廠余氯定值（0.5～1.5mg/L可調(diào)）來(lái)調(diào)整濾后余氯控制值的方法，以達(dá)到無(wú)論源水水質(zhì)怎么變化，出廠余氯均能保持在一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值上。

　　6.二級(jí)泵站控制

　?。?）水泵調(diào)度水泵調(diào)度由自來(lái)水公司中心調(diào)度室發(fā)出調(diào)度命令，水廠中心控制室值班人員通過計(jì)算機(jī)發(fā)出指令進(jìn)行操作。當(dāng)出廠水壓瞬間大幅度（0.1～0.15MPa）下降時(shí)，說(shuō)明出廠輸水總管爆裂，立即關(guān)閉對(duì)應(yīng)的閘閥和水泵。如發(fā)生突然停電故障，恢復(fù)供電時(shí)，二級(jí)泵站所有水泵鎖定，然后再逐臺(tái)啟動(dòng)，直至恢復(fù)到停電前的水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)。

　?。?）水泵開?？刂飘?dāng)開泵指令發(fā)出后，首先辨別清水池水位高低，以決定是否需要啟動(dòng)真空泵。水位超過規(guī)定值，水泵則直接啟動(dòng)，并打開對(duì)應(yīng)的出水電動(dòng)蝶閥。若水位低于規(guī)定值，應(yīng)打開對(duì)應(yīng)抽氣電磁閥，啟動(dòng)真空泵。當(dāng)真空信號(hào)發(fā)生器發(fā)出信號(hào)，說(shuō)明引水成功，關(guān)閉電磁閥，啟動(dòng)水泵，打開對(duì)應(yīng)出水電動(dòng)蝶閥。水泵若未能按程序動(dòng)作，則報(bào)警。水泵電機(jī)發(fā)生故障，自動(dòng)停泵，并發(fā)出故障信號(hào)。同時(shí)，備用泵自行投入運(yùn)行。

　　接到關(guān)泵指令，先關(guān)閉對(duì)應(yīng)出水電動(dòng)蝶閥，水泵再停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　每次增開水泵時(shí)，以運(yùn)行累計(jì)臺(tái)時(shí)少的泵投入運(yùn)行；減少運(yùn)行水泵時(shí)，則以運(yùn)行累計(jì)臺(tái)時(shí)多的泵投入運(yùn)行。

　　地下式泵站集水坑水位達(dá)到上限，啟動(dòng)排水泵。水位達(dá)到下限時(shí)，關(guān)閉排水泵。未能按時(shí)排出積水，則報(bào)警。

　　7.污水泵站控制當(dāng)污水池水位達(dá)到上限時(shí)，啟動(dòng)污水泵，對(duì)應(yīng)出水氣動(dòng)蝶閥打開。如若30min內(nèi)污水池水位未下降到全池水位的70%時(shí)，則再啟動(dòng)備用污水泵。當(dāng)污水池水位達(dá)到下限，關(guān)閉污水泵，待10min污水管道內(nèi)的水倒流完后，再關(guān)閉出水氣動(dòng)蝶閥，以防污水管道內(nèi)積泥。2臺(tái)污水泵互為備用，交替使用。

　　地下式污水泵站的集水坑水位達(dá)到上限，啟動(dòng)排水泵。水位達(dá)到下限時(shí)，關(guān)閉排水泵。未能按時(shí)排出積水，則報(bào)警。

　　8.總降變電所控制

　?。?）兩路電源控制整個(gè)供電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，兩路電源可同時(shí)供電。當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，可保證70%的供電負(fù)荷，不致引起全廠停水。除兩路電源的進(jìn)線總閘刀為人工操作外，其余35kV、6.3kV開關(guān)屏和部分主要設(shè)備的0.4kV低壓開關(guān)均可電動(dòng)操作。整個(gè)電氣系統(tǒng)由1臺(tái)ELDATIC 2000 PLC裝置控制，并作為中心控制室計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)的終端聯(lián)用。操作人員只要將自己的操作密碼通過鍵盤或功能鍵盤輸入計(jì)算機(jī)，即可開始進(jìn)行操作。操作人員將顯示屏幕上的光標(biāo)移至電氣系統(tǒng)模擬圖上的操作開關(guān)位置，認(rèn)定后連續(xù)按動(dòng)兩個(gè)按鈕，對(duì)應(yīng)開關(guān)即行動(dòng)作。非責(zé)任工作人員操作，或違反電氣規(guī)程的操作（將會(huì)引起重大電氣事故）均被鎖定，不予執(zhí)行。

　?。?）所有電氣故障均立即在屏幕上顯示，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。部分影響正常運(yùn)行的故障則自動(dòng)跳閘保護(hù)或切換開關(guān)。電氣故障顯示內(nèi)容有：

　　a.主變壓器系統(tǒng)（35kV/6.3kV 4000kVA）：過壓跳閘、欠壓報(bào)警、過頻跳閘、欠頻報(bào)警、差動(dòng)跳閘、短路跳閘、過流報(bào)警、溫度報(bào)警、溫度跳閘、輕瓦斯報(bào)警、重瓦斯跳閘；

　　b.廠用主變壓器系統(tǒng)（6.3kV/0.4kV 100kVA）：溫度報(bào)警、溫度跳閘、輕瓦斯報(bào)警、重瓦斯跳閘、短路跳閘、過流報(bào)警；

　　c.廠用變壓器系統(tǒng)（6.3kV/0.4kV 400kVA）：短路跳閘、過流報(bào)警；

　　d.6.3kV 800kV電機(jī)：過流報(bào)警、短路跳閘、過壓欠壓保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)。

　　狼山水廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)剛投入運(yùn)行，以上的方案有待于實(shí)踐的檢驗(yàn)，特別是方案中的調(diào)泵、加藥、加氯、排泥的數(shù)學(xué)模型和許多設(shè)定值，必須通過一段時(shí)間的運(yùn)行，取得比較翔實(shí)的資料，經(jīng)過綜合分析，再進(jìn)行方案調(diào)整，使之更加完善。