淺談明渠水體提質工程電氣及自控設計

摘 要：本文描述了明渠水體提質工程電氣及自控設計內容，對明渠水體提質工程電氣及自控系統設計進行討論和分析，希望能夠為明渠水體提質工程電氣及自控系統系統設計提供一定參考。

關鍵詞：明渠水體提質工程；電氣及自控設計；視頻監控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.105

0 引言

在城市市政建設中，明渠水體提質工程是提高渠道水體的溶解氧，并始終保持在較高的水平，透明度改善，保持水質不黑臭；遇到雨天污水溢流或其他突發性排污導致水質惡化時，在72小時內使渠道水體恢復至不黑臭狀態，改善水體水質。作為整個污水處理系統中重要的組成部分，明渠水體提質工程在新時期中大大提升了城市生活品質。

1 概述

武漢某明渠全長1.2km，渠道寬度為20m。明渠水體提質工程主要工程內容包括明渠水生態修復工程、面源污染削減、清淤工程、生態監測等，其中水生態修復工程配置納米曝氣機5套、潛水推流曝氣機16臺、水質在線監測設備2套；為方便明渠設備集中管理，新建明渠集中管理房1座。

明渠水體提質工程的工藝、生產設備，其運行狀況將直接影響整個明渠水體提質系統安全、高效運行。進一步提高電氣、自控的設計和實施水平就顯得格外重要。明渠水體提質工程電氣及自控設計一般包括：工程范圍內用電設備供配電設計、防雷及接地設計、集中控制系統PLC系統配置、水質在線監測、視頻監控配置等。

2 電氣設計

（1）電氣設計范圍及內容。根據工藝專業提供的用電設備，按照國家有關電氣專業設計規范及標準進行本工程電氣設計。以10KV進線電纜終端為界，具體設計內容包括：10KV箱變，管理房、納米曝氣機、潛水推流器、水質在線監測設備、視頻監控的配電，防雷接地，電纜敷設設計。

（2）電源及電壓。本明渠水體提質工程供電按三級負荷要求進行設計，為單回10KV供電。本工程電源由城市10KV電源引入，電壓等級為10/0.4/0.22KV。

（3）設備配套控制柜。各類用電設備配套設置控制柜，防護等級不低于IP55，采用雙層門設計，并配有門鎖防止誤操作。控制柜主要采用手動、自動、遠程相結合操作的方式，并預留自動操作和狀態采集的接點，作為遠程PLC控制用。

（4）計量與功率因數。用電計量方式由供電局確定，設計采用高供高量的計量方式。明渠內其他用電按規范設置電工測量儀表及用電計量儀表。

為了提高用電設備運行功率因數，設計在低壓側采用集中補償方式進行補償，無功補償裝置。采取自動投切的方式，滿足補償后10kV高壓側功率因數不低于0.95。

（5）線路敷設。電纜敷設主要采用穿管敷設，電纜保護管埋地敷設時，管頂距地面深度不小于0.7m。對于無法埋地敷設的河段，采用防水電纜；水下電纜不得懸空于水中，應敷設于水底。暴露在空氣中的部分應加裝碳素波紋管套管并采用卡扣固定；水下電纜不宜在中間設置接頭。

電纜敷設通過河道、水渠等障礙時，采用頂部懸掛、側壁懸掛敷設方式。懸吊架設的電纜與橋梁構架之間的凈距不小于0.5m。在橋梁上增加的電纜和附件等設施，不得減小橋底或整條河道的最小凈空。

（6）防雷接地。根據計算，本工程不設防直擊雷的措施。所有電氣設備外露可導電部分、電纜支架等需利用接地干線（PE）可靠接地。建（構）物內所有金屬管線、金屬構件、金屬欄桿、金屬門窗及PE線等均作可靠等電位聯結。工作接地、保護接地及防雷接地共用接地體，主體建（構）物接地電阻不大于1歐姆，輔助建（構）物接地電阻不大于4歐姆。

380/220V低壓配電接地型式采用TN-S系統。高低壓電氣設備接地保護，以及防雷保護共用一套接地網，接地裝置利用構筑物基礎內主筋，并引出與人工接地體相連，要求接地電阻不大于1歐。

3 自控設計

（1）PLC系統配置。由于明渠距離較長，各設備均勻分布在明渠內，為便于集中控制，明渠內共設置5套遠程分布式I/O系統、2套水質在線監測設備，均通過光纖傳輸至管理房光纖交換機，最終接入管理房PLC系統以實現對明渠水生態設備的集中控制。

在明渠管理房內設置一臺PLC柜，用于明渠內的水生態修復納米曝氣機、潛水推流器、水質在線監測等設備的自動控制，設備和供配電系統的運行狀態采集、工藝檢測儀表的實時檢測數據上傳等，將采集的數據與信號通過以太網上傳至控制室內，便于站內集中管理，接收中控室的控制指令，實現對工藝設備的遠程控制。預留4G無線路由器，通過接入互聯網，使明渠可以與智慧城市等更高級別的控制中心進行數據交換和遠程控制。

在管理房控制室內設置工程師站，配備工業計算機一臺。主要功能為接收控制層傳送來的各工段的工藝參數及設備狀態。計算機動態顯示生產過程，各種工藝參數趨勢圖，為生產管理提供依據。

PLC站與控制室之間通過100M工業以太網進行數據通信和信息交換，通訊介質為光纖；PLC站與高、低壓智能電表之間采用Modbus通訊協議。

（2）明渠水質在線監測。對PH、溫度、電導率、溶解氧、濁度、氨氮、氧化還原電位等水質指標進行監測，根據明渠具體情況設置2處水質在線監測點。明渠水質在線監測通過光纖將各信號接入明渠管理房中控室PLC站。

（3）視頻系統配置。工業電視（CCTV）監控系統，用以實現明渠內重要設備的監控，便于值班人員及時發現現場問題，排除故障，保證生產的正常進行，實現現場的無人值守。明渠內配置一體化智能球型彩色攝像機，并設置硬盤錄像機進行單體視頻錄像、存儲及畫面回放，攝像機通過光纖接入明渠管理房中控室。

4 結論

本文以一個常規明渠水體提質工程為例，描述明渠水體提質電氣及自控設計中內容和部分注意事項，為類似項目電氣及自控系統設計提供了參考和借鑒。

參考文獻：

[1]袁鉦.淺析雨水及污水提升泵站電氣設計[J].水利與電力，2016

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[2]李政芮.電氣接地和電氣安全問題探析[J].山東工業技術，2016

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作者簡介：熊艷霞（1979-），女，湖北利川人，碩士，中級電氣工程師，研究方向：電氣及自控。