水氣車間循環水、綜合水、濁水泵站集中控制改造

白德俊，周尚昆，王生威，張富珍

(青海發投堿業有限公司，青海 德令哈 817099)

1 各泵站運行現狀

循環水泵站：5臺10 kV高壓泵(1000 kW泵4臺， 560 kW泵1臺)；配置后臺狀態監測1套PLC，用于監測狀態。6套涼水塔，3套水輪機，配置1套PLC。閥門調節靠人工現場操作。

綜合水泵站：3臺10 kV、355 kW高壓生產泵，2臺500 kW高壓消防泵；4臺400 V低壓生產泵(75 kW消防泵1臺，110 kW泵3臺); 2臺400 V、75 kW低壓消防泵；配置后臺狀態監測PLC 1套，主要檢測運行狀態、電流、線圈溫度，視頻監控1套(可監控循環水、軟化水、空壓站，綜合水)。

濁水回收泵站：2臺400 V、132 kW低壓泵；配置1套后臺狀態監測PLC，1套視頻監控，監控濁水泵站運行。

2 改造必要性

1)各個水處理泵站，主要依靠人工值守，每個操作泵站是“一個個孤島”，無法實現集中監控，消耗大量人力；

2)開關泵和閥門依靠人工調度指令，人員現場操作實現；

3)部分泵閥門口徑較大，如循環水、綜合水，口徑DN1000,每次倒泵作業另需加派人手協助。

3 架構原理

3.1 網絡架構原理

循環水、綜合水、濁水三泵房光纖環網實現數據通訊(濁水至綜合水數據利用大數據網絡進行傳輸)，綜合水操作室作為集中控制室，其它兩個泵房原有的上位機監控保持不動，在綜合水增加三臺上位機，原理圖如圖1。

3.2 網絡架構說明

目前綜合水PLC系統使用Wincc軟件和組態王、循環水PLC系統使用Wincc軟件和力控軟件、濁水PLC系統使用組態王軟件，由于軟件不一致導致數據無法進行通訊，因此對三泵站PLC系統軟件統一使用組態王后，對畫面進行重新組態，實現循環水、綜合水、濁水數據連接。

4 改造方案

通過光纖通信將3個泵站數據及視頻監控集中于一處，考慮集中至綜合水控制室，以實現集中控制，有效利用人力資源：改造原則盡量不改變現有各泵站操作模式，有效減少投資，充分利用公司信息可視化網絡。

圖1 網絡架構原理

4.1 系統硬件改造

1)對循環水、綜合水、濁水三泵房網絡線路進行改造，通過光纖環網實現數據通訊。

2)由于濁水至綜合水距離較遠，鋪設光纖既耗費人力又耗費光纖，考慮到公司大數據網絡從4#門至中控樓已鋪設暢通(濁水至綜合水數據利用大數據網絡備用線路進行傳輸，新增濁水至4#門的光纖鋪設熔接)，再將中控樓至煅燒十字光交箱、煅燒十字光交箱至綜合水之間線路測試，使綜合水至濁水網絡暢通。

3)循環水至綜合水鋪設光纖并進行熔接，在綜合水增加交換機將濁水、循環水、綜合水數據匯聚進行交換通訊。綜合水操作室作為集中控制室，增加三臺上位機進行監視及操作。

4.2 系統軟件改造

1)目前綜合水PLC系統使用Wincc軟件和組態王、循環水PLC系統使用Wincc軟件和力控軟件、濁水PLC系統使用組態王軟件，由于軟件不一致導致數據無法進行通訊，因此對三泵站PLC系統軟件統一使用組態王。

2)對三泵站PLC系統軟件進行更新安裝調試，使整個系統軟件進行統一。

3)對畫面進行重新組態，將濁水、循環水、綜合水三站畫面進行整合，集中在同一畫面，使每臺電腦都可以監視和操作每個泵站設備，實現了流程化的電腦操作。

4)控制邏輯保持原有不變，對部分控制邏輯進行優化，達到控制水平最佳狀態，通過對控制邏輯、網絡通訊測試及調試實現循環水、綜合水、濁水數據連接。

4.3 設備設施改造

循環水地處車間辦公區域及綜合水旁，5臺泵幾乎全開運行，倒泵操作頻次少，現場不做大變動，5臺泵出口增加遠傳壓力變送器及1套監控后臺到集中室；濁水泵站距離集中室較遠(約2公里)，到停泵操作再到現場不合適，計劃將2臺泵進出口蝶閥加裝電動調節執行器以及遠傳壓力變送器，實現遠程泵啟停操作。同時將濁水視頻監控傳輸至綜合水集控室。

執行器技術要求：

1)電動調節執行器為智能一體化產品，包括電機，減速機構，手輪等必需部件，配置一體化智能控制單元，可以檢測閥位變化和執行機構受力狀況

2)電動調節執行器采用“非侵入式”設計，要求控制面板上配置四個按鍵，執行機構的所有設定和調試工作，可以快速準確地通過四個按鍵來完成。不需要打開執行機構外殼。

3)在正常流量(工廠100%負荷)時調節閥的開度：等百分比特性閥芯不大于85%，線性特性閥芯不大于65%。

4)電動調節執行器使用在高壓差或關閉時單向壓差等于最大工作壓力的100%～110%時，閥門仍能保持穩定的關閉。

5)在電動調節閥不銹鋼銘牌上打印閥門位號、口徑、流通能力(KV值)、閥體壓力等級、材質、并永久牢固的固定在閥體上。每個閥體上有流體流向標識。

6)電動調節閥的材質的選用等于或高于儀表數據表中技術參數要求。

7)設備應滿足使用地的環境要求。

使用地的環境條件：

環境溫度：-27～35 ℃

海拔：3 000 m

8)保護裝置有雙重限位、過熱保護、過載保護。全行程時間45秒。及帶手動功能。

電動執行機構改造：

1)將泵進口工藝手動閥進行改造，拆除原手輪機構，加裝配套電動執行機構，根據工藝特點，泵進口閥門平時運行時全開狀態，故改造成電動切斷閥。

2)將泵出口工藝手動閥進行改造，拆除原手輪機構，加裝配套電動執行機構，根據工藝特點，泵出口閥門平時運行時根據生產用水進行調節水流量，故改造成電動調節閥。

5 效果評估

改造實施后經幾個月的運行，系統運行穩定，有效提升集中控制優勢，有效解決人力分散操作，達到節省人力的目的。另外在后期可對現場手動閥及工藝控制進行改造，實現后臺電腦控制，進一步提升自控水平。