自控系統(tǒng)在廣東五華縣污水處理廠中的應(yīng)用

鄭運(yùn)生

摘 要：在污水處理廠應(yīng)用自控系統(tǒng)，不僅可提高工作效率，還可有效提高污水處理廠的工作質(zhì)量。以廣東省五華縣污水處理廠采用的自控系統(tǒng)為例，分析了該系統(tǒng)的工作方式和應(yīng)用特點(diǎn)，以期為自控系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；自控系統(tǒng)；污水；工藝檢測(cè)參數(shù)

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.151

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(duì)水體的污染日趨嚴(yán)重，政府在不斷加大治理力度和提高水體的再利用價(jià)值。因此，應(yīng)采用先進(jìn)的控制技術(shù)，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中相關(guān)參數(shù)的變化，從而實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的高質(zhì)量、低消耗、穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)，也可使污水處理技術(shù)獲得長(zhǎng)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20 000 m3/d，二期建設(shè)規(guī)模為20 000 m3/d，采用多模式AAO工藝，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GBl 8918—2002）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。目前，五華污水廠廠外泵站一共有3個(gè)，每個(gè)泵站有5臺(tái)小型污水泵、2臺(tái)粉碎格柵和新安裝的4套靜壓液位計(jì)。

2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

2.1 概貌畫面

2.1.1 “自動(dòng)控制工藝流程”畫面

“自動(dòng)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(gè)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(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)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(cè)參數(shù)（流量、液位、濁度、溫度、pH、電流、電壓和功率等）、控制指標(biāo)和所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示在畫面上。

2.2 參數(shù)設(shè)定功能

點(diǎn)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(dòng)控制參數(shù)和報(bào)警控制參數(shù)。

2.3 控制功能

點(diǎn)擊主畫面上的“控制操作菜單”，彈出計(jì)算機(jī)控制操作窗口。在該窗口上可對(duì)電動(dòng)閥、計(jì)量泵和抽水泵等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

2.4 查看網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能

點(diǎn)擊主畫面上的“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)菜單”，彈出計(jì)算機(jī)控制操作窗口。在該窗口上可以清楚地查看整個(gè)自控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

2.5 趨勢(shì)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(shì)（或動(dòng)向）稱為趨勢(shì)顯示。趨勢(shì)顯示分為實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)。實(shí)時(shí)趨勢(shì)反映的是工藝控制參數(shù)當(dāng)前的走勢(shì)。分析工藝控制參數(shù)的實(shí)時(shí)

趨勢(shì)有助于管理人員及時(shí)掌握當(dāng)前的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。歷史趨勢(shì)反映的是以往的走勢(shì)。分析工藝控制參數(shù)的歷史趨勢(shì)有助于管理人員了解以往的控制狀況和控制效果，從而分析和查找事故原因。

2.6 用戶管理功能

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)程序設(shè)置有嚴(yán)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(jí)。操作權(quán)限嚴(yán)格規(guī)定，不同的使用者只能在允許的范圍內(nèi)操作計(jì)算機(jī)，各個(gè)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(dòng)，則由系統(tǒng)管理員根據(jù)變動(dòng)注銷或新開設(shè)相關(guān)人員的操作員賬戶。

2.7 報(bào)表生成和打印功能

污水廠的生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)生成，并按設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)打印。

3 自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)化檢測(cè)儀表是自控系統(tǒng)中關(guān)鍵的子系統(tǒng)之一。一般的自動(dòng)化檢測(cè)儀表主要由傳感器、變送器和顯示器三個(gè)部分組成。這三個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合在一起，不可缺少其中的任何一部分。自動(dòng)化檢測(cè)儀表以其測(cè)量精確、顯示清晰、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。自動(dòng)化檢測(cè)儀表內(nèi)部具有與微機(jī)連接的接口，是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中重要構(gòu)成部分，被稱為“自動(dòng)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(jìn)水閘閥后，提升泵池前，根據(jù)粉碎格柵兩邊的液位差自動(dòng)啟動(dòng)、停止。當(dāng)格柵前的雜物、垃圾積累過(guò)多時(shí)，兩邊的液位差會(huì)變大。當(dāng)液位差大于設(shè)定值時(shí)，需開啟1臺(tái)粉碎格柵清渣。格柵的控制可由水位差自動(dòng)控制開啟，一般柵前、柵后的液位差>20 cm時(shí)，格柵會(huì)自動(dòng)開啟。此外，也可根據(jù)實(shí)際需要現(xiàn)場(chǎng)控制。圖1污水處理廠粉碎格柵控制流程。

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(dá)保護(hù)水泵安全運(yùn)行的目的。如果水位低過(guò)設(shè)定水位時(shí)，則潛水泵就可能暴露在空氣中，進(jìn)而直接在泵運(yùn)行的情況下吸入空氣，水泵的葉輪在吸入空氣情況下運(yùn)行易損壞。因此，對(duì)水泵進(jìn)行保護(hù)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(dòng)控制方式

根據(jù)廠區(qū)泵房水位和進(jìn)水速率等，PLC可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開/停泵、泵閥聯(lián)動(dòng)，并對(duì)大、小泵進(jìn)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(cè)運(yùn)行工況和數(shù)據(jù)，對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行故障保護(hù)。具體應(yīng)注意以下6點(diǎn)：①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、故障停機(jī)、自動(dòng)補(bǔ)位”的控制原則。②優(yōu)化液位的測(cè)量參數(shù)，在每個(gè)液位控制點(diǎn)的判斷有一定的延時(shí)。③盡量減少每臺(tái)泵的啟停次數(shù)，每臺(tái)泵的啟停應(yīng)有一定的時(shí)間間隔。④如果1臺(tái)泵已連續(xù)運(yùn)行24 h，在有備用泵的情況，應(yīng)用備用泵補(bǔ)上。⑤泵口閥門需與泵連動(dòng)控制。水泵運(yùn)行應(yīng)受工藝過(guò)程各個(gè)閥門的制約，防止發(fā)生燒毀水泵或淹沒系統(tǒng)等現(xiàn)象。⑥每臺(tái)泵的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間會(huì)自動(dòng)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(dòng)控制方式

PLC接收控制室計(jì)算機(jī)通過(guò)下達(dá)的指令后，會(huì)自動(dòng)啟、停取水泵機(jī)組、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備，并對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行故障保護(hù)。

3.2.2 就地手動(dòng)控制方式

在手動(dòng)操控的方式中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)就地開關(guān)柜上的按鈕對(duì)設(shè)備進(jìn)行開/停（關(guān)）等控制。PLC只對(duì)其檢測(cè)，不進(jìn)行故障保護(hù)。

圖1 污水處理廠粉碎格柵控制流程圖 圖2 污水處理廠提升泵監(jiān)控流程的控制流程

4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)廠外泵站的現(xiàn)場(chǎng)情況，每個(gè)泵站布設(shè)有3個(gè)視頻監(jiān)控點(diǎn)，廠內(nèi)二期泵站布設(shè)了8個(gè)視頻監(jiān)控點(diǎn)，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(fù)責(zé)圖像和數(shù)據(jù)的采集和信號(hào)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(jī)；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(fù)責(zé)將視頻和數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)街锌厥遥瑫r(shí)，數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)也可經(jīng)過(guò)壓縮處理，通過(guò)多種傳輸方式傳輸?shù)叫枰牡攸c(diǎn)；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(tái)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(guò)顯示器實(shí)時(shí)觀察來(lái)自前端監(jiān)控點(diǎn)的1/4/9/16路圖像或畫面分割圖像。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，污水廠采用自控系統(tǒng)的主要目的是實(shí)現(xiàn)污水廠的高效、低耗運(yùn)行。自動(dòng)控制與傳統(tǒng)的人工控制相比，不僅大大提高了污水處理質(zhì)量，還極大地推動(dòng)了本行業(yè)、本地區(qū)的發(fā)展，創(chuàng)造了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

〔編輯：張思楠〕