城市污水處理廠電氣工程施工及自動化控制分析

張娜 岳品一 許海鳳

(1.浙江省工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江 杭州 310022; 2.沈陽豐名建筑工程有限公司 遼寧 沈陽 110000; 3.浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司浙江 紹興 311800)

1 城市污水處理廠電氣工程施工現(xiàn)狀與困境

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理廠已成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的重要組成部分。然而，電氣工程施工卻是污水處理廠建設(shè)中的一個薄弱環(huán)節(jié)，存在著一系列的困境。

1.1 施工難度較大

污水處理廠電氣工程的施工難度較大，需要具備專業(yè)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。由于污水處理廠的電氣工程涉及的范圍較廣，包括高低壓電力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等，因此需要施工人員具備全面的專業(yè)知識和技能。而往往一些施工人員缺乏技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，造成電氣設(shè)備接線不規(guī)范，存在安全隱患。

1.2 施工周期長

污水處理廠電氣工程的施工周期長，需要耗費(fèi)大量的時間、人力、物力。而且，由于污水處理廠的電氣設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣，如果設(shè)備選型不當(dāng)，容易導(dǎo)致設(shè)備損壞或者不能正常工作。因此施工過程中需要注意安全問題，以及施工的難度和復(fù)雜性[1]。

1.3 污水處理工藝落后，處理效率低

隨著城市化的加速和人口的增加，城市污水處理廠面臨的壓力也越來越大。城市污水處理廠污水處理工藝落后，處理效率低，難以處理大量的污水。落后的污水處理工藝導(dǎo)致處理廠的處理能力不足。此外，電氣設(shè)備老化導(dǎo)致的問題包括但不限于設(shè)備需要更頻繁地進(jìn)行維護(hù)和修理，增加運(yùn)行成本。

2 污水處理廠應(yīng)用電氣自動控制系統(tǒng)技術(shù)的必要性

2.1 提高處理效率

電氣自動控制系統(tǒng)可以精確控制污水處理的各個環(huán)節(jié)，從而提高處理效率，減少廢水排放。采用電氣自動控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對處理廠的全過程控制和優(yōu)化，使處理廠的工作更加高效化、精細(xì)化、智能化，從而實(shí)現(xiàn)處理效率的提高。

2.2 降低能耗

該技術(shù)可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，避免能源浪費(fèi)，降低能源成本。采用電氣自動控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對能耗的有效監(jiān)測和控制，使處理廠在保證污水處理質(zhì)量的前提下，盡可能地降低能源消耗。

2.3 提高設(shè)備穩(wěn)定性

電氣自動控制系統(tǒng)可以對設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和診斷，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行維修，提高設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性。采用電氣自動控制系統(tǒng)可以對處理設(shè)備進(jìn)行全面的監(jiān)測和診斷，及時發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)備故障，從而保證處理廠設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 降低運(yùn)行成本

采用電氣自動控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對處理廠的自動化運(yùn)行，減少人工干預(yù)，降低運(yùn)行成本和管理費(fèi)用。

3 城市污水處理廠電氣工程的施工流程

3.1 電纜橋架安裝

在污水處理廠電氣工程中，電纜橋架的安裝和布置是非常重要的一環(huán)。在污水處理廠中，電氣設(shè)備通常比較多，所以需要使用大量的電纜來連接這些設(shè)備，而電纜橋架可以起到支撐和保護(hù)電纜的作用，從而確保電纜的安全性和使用壽命。

在電纜橋架的安裝和布置中，需要注意以下幾點(diǎn)。首先，應(yīng)當(dāng)根據(jù)電纜的數(shù)量、長度、重量和安裝高度等因素，選擇合適的電纜橋架類型，并進(jìn)行合理的布置。根據(jù)電纜的類型和用途，選擇不同的電纜橋架類型和規(guī)格。其次，在橋架的連接和安裝過程中，應(yīng)當(dāng)注意保護(hù)電纜，避免劃傷電纜的外皮。再次，在變形縫處需要做跨接接地，并設(shè)置補(bǔ)償裝置，以避免橋架變形對電纜的影響。最后，在電纜橋架的安裝前，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，確定橋架的布置和連接方案，并進(jìn)行必要的測試和檢驗(yàn)，以確保電纜橋架的安全可靠。還應(yīng)當(dāng)注意電纜橋架的通風(fēng)和防火問題，避免電纜橋架成為火災(zāi)的發(fā)源地。

3.2 線纜配管（暗配）

3.2.1 管道選擇

在進(jìn)行線纜暗配施工前，應(yīng)選擇合適的管道。一般情況下，使用PVC管道或鍍鋅鋼管道，其尺寸應(yīng)根據(jù)線纜數(shù)量和規(guī)格來確定。需要注意的是，管道的材質(zhì)和尺寸應(yīng)該與環(huán)境和線纜的特性相匹配，以確保線纜安全地運(yùn)輸電力信號。

3.2.2 預(yù)埋管道安裝

預(yù)埋管道的安裝應(yīng)在土建工程施工前進(jìn)行，管道應(yīng)埋深不少于0.7 m。管道的坡度應(yīng)符合規(guī)范要求，管道的連接處應(yīng)牢固、可靠。在進(jìn)行管道安裝時，應(yīng)該注意管道的搭建方向和朝向，以確保未來維護(hù)和管道的使用方便。此外，還應(yīng)注意管道環(huán)境的清潔和通風(fēng)，以避免管道內(nèi)部積水和氣體堆積[2]。

3.2.3 管道密封

管道連接處應(yīng)采用專用密封膠進(jìn)行密封，以防止污水滲漏。同時，管道的穿墻處也應(yīng)進(jìn)行密封處理，在進(jìn)行管道密封前，應(yīng)該先對管道進(jìn)行清洗和消毒，以確保管道內(nèi)部的衛(wèi)生。

3.2.4 管道維護(hù)

在城市污水處理廠電氣工程的施工中，管道的維護(hù)也是非常重要的。管道應(yīng)定期進(jìn)行清洗和消毒，以確保管道內(nèi)部的衛(wèi)生，并定期檢查管道的密封情況，及時進(jìn)行維護(hù)和更換。如果發(fā)現(xiàn)管道存在損壞或老化等情況，應(yīng)及時進(jìn)行修復(fù)或更換，以確保管道的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 線纜敷設(shè)

在城市污水處理廠電氣工程的施工過程中，線纜敷設(shè)是其中一個非常重要的環(huán)節(jié)，它關(guān)系到電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，線纜敷設(shè)的施工流程如下。

3.3.1 施工前準(zhǔn)備

在進(jìn)行線纜敷設(shè)前，需要對施工區(qū)域進(jìn)行勘測和測量，確定線纜敷設(shè)的路線和長度，并對所需的線纜進(jìn)行清點(diǎn)和檢查，確保線纜完好無損。此外，還需要制訂施工計(jì)劃和安全方案，確保施工過程穩(wěn)定、安全。

3.3.2 敷設(shè)線管

敷設(shè)線管是線纜敷設(shè)的前置工作，需要根據(jù)路線和長度，在地面或墻面上預(yù)留好線管的位置。然后在線管內(nèi)引線，保證線管的質(zhì)量和安裝位置符合要求。在敷設(shè)線管的過程中，還需要注意線管的密封性，避免水分、灰塵等進(jìn)入線管內(nèi)部，影響線纜的使用壽命。

3.3.3 敷設(shè)線纜

線纜需要按照預(yù)定路線和長度進(jìn)行敷設(shè)，同時需要注意線纜的彎曲半徑，避免過小的彎曲半徑引起線纜損壞[3]。在進(jìn)行線纜敷設(shè)時，工人應(yīng)該注意線纜的特性和構(gòu)造，以確保線纜的安全和穩(wěn)定性。在敷設(shè)過程中，還需要注意線纜的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的連接，確保線纜的連通性。

3.3.4 測試驗(yàn)收

線纜敷設(shè)完畢后，需要進(jìn)行測試驗(yàn)收，確保線纜的電氣性能符合要求。測試內(nèi)容包括線纜的絕緣電阻、電氣強(qiáng)度、接地電阻等。如果在線纜敷設(shè)的過程中出現(xiàn)問題，需要及時進(jìn)行處理，以免對后續(xù)工程造成影響[4]。

3.4 配電柜安裝

在城市污水處理廠電氣工程中，配電柜是至關(guān)重要的設(shè)備之一，它負(fù)責(zé)將發(fā)電機(jī)房發(fā)出的電力分配給各個電氣設(shè)備。為了保證城市污水處理廠的正常運(yùn)行和安全性，配電柜的安裝和調(diào)試工作必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。配電柜安裝的施工流程如下。

3.4.1 配電柜選型

在配電柜的選型過程中，需要考慮電氣設(shè)備的功率、電流等參數(shù)，以確保配電柜的容量足夠。同時，還需要考慮配電柜的品牌、型號和質(zhì)量等因素，以確保選擇的配電柜能夠滿足工程的需求并且具有較好的可靠性。

3.4.2 安裝支架

在選好配電柜后，需要先安裝支架。支架需要安裝在墻上或地面上，確保支架的穩(wěn)固和可靠。在安裝支架時，需要根據(jù)配電柜的重量和尺寸選擇合適的安裝位置，并使用膨脹螺栓或焊接等方式將支架固定在墻壁或地面上。同時，還需要使用水平儀對支架進(jìn)行調(diào)整，確保支架水平度和垂直度達(dá)到要求[5]。

3.4.3 安裝配電柜

將配電柜搬運(yùn)到安裝位置后，需要使用螺栓將配電柜固定在支架上。在安裝過程中，需要確保配電柜的水平度和垂直度。安裝好配電柜后，還需要對配電柜的密封性進(jìn)行檢查，以確保配電柜能夠防止灰塵、濕氣等外界因素的影響。

3.4.4 連接電源

安裝好配電柜后，需要進(jìn)行電源連接，將發(fā)電機(jī)房發(fā)出的電線引入配電柜內(nèi)部，然后連接到配電柜的母線上。在連接電源時，需要確認(rèn)電源線的電壓和電流是否與配電柜的規(guī)格相符，并確保接線的牢固和安全性。

3.4.5 連接負(fù)載

完成電源連接后，需要連接負(fù)載。將各個電氣設(shè)備的電線引入配電柜內(nèi)部，然后連接到相應(yīng)的斷路器上。在連接負(fù)載時，需要根據(jù)電氣設(shè)備的功率和電流等參數(shù)選擇合適的斷路器，并確保連接牢固和安全。

3.5 防雷與接地保護(hù)

城市污水處理廠的電氣工程施工過程中，除了注意電氣線路的安裝和接線，還需要特別關(guān)注防雷與接地保護(hù)問題。這些問題的重要性在于城市污水處理廠的電氣設(shè)備容易受到雷擊和靜電干擾，同時也容易受到電氣故障的影響。因此，為了確保設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，在施工前、施工中和施工后，都需要有針對性地進(jìn)行防雷與接地保護(hù)。

3.5.1 雷電監(jiān)測

在施工前，需要對周圍環(huán)境進(jìn)行雷電監(jiān)測，了解當(dāng)?shù)乩纂娀顒拥那闆r。這有助于制定有效的防雷措施，確保污水處理廠的電氣設(shè)備不會受到雷電損害。雷電監(jiān)測可通過使用雷電探測儀或者雷電地閃儀等設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，這些設(shè)備可以記錄下當(dāng)?shù)乩纂娀顒拥那闆r。

3.5.2 防雷措施

根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆览讟?biāo)準(zhǔn)，對污水處理廠的建筑物、設(shè)備和電線路進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)和防雷接地，這包括對建筑物和設(shè)備進(jìn)行避雷針或?qū)Ь€的安裝，以及對電線路進(jìn)行防雷接地的設(shè)計(jì)和施工，以確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。在設(shè)計(jì)防雷措施時，需要考慮到當(dāng)?shù)氐臍庀筇攸c(diǎn)和地質(zhì)情況，以及雷擊的危害等因素。

3.5.3 接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在污水處理廠的電氣工程中，接地保護(hù)也是非常重要的。這需要對接地系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。在設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)時，需要考慮到接地電阻的大小、接地材料的選擇和接地電極的布置等因素，以確保接地系統(tǒng)的可靠性和安全性。接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要充分考慮當(dāng)?shù)氐臍庀筇攸c(diǎn)和地質(zhì)情況，以及污水處理廠周圍的環(huán)境和用途等因素[6]。

3.5.4 接地材料選擇

材料的選用要符合當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)，以確保接地效果良好。在選擇接地材料時，需要考慮到其導(dǎo)電性能、耐腐蝕性等因素，如銅線、鋁線等。另外，選擇合適的接地材料可以提高接地系統(tǒng)的可靠性和安全性。

3.5.5 接地系統(tǒng)施工

接地系統(tǒng)的施工需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以確保接地電阻符合要求。在施工過程中，需要采取一些措施，避免接地電阻過大或過小，從而影響接地系統(tǒng)的可靠性和安全性。接地系統(tǒng)施工需要充分考慮施工工藝和工期，以確保施工質(zhì)量和安全。在施工過程中，需要對接地系統(tǒng)進(jìn)行檢測和測試，以確保其符合相關(guān)要求。

4 實(shí)現(xiàn)城市污水處理廠電氣工程的自動化控制的措施

4.1 設(shè)計(jì)PLC控制站

4.1.1 控制污水處理過程

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC）控制站可以被用來控制污水處理設(shè)備的開關(guān)，調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行速度、控制水流、氣流、電流等參數(shù)，從而可以對污水處理過程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)污水的處理和凈化。通過PLC 控制站的控制，污水處理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的全面管理和控制，提高系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，以確保污水處理的質(zhì)量和降低對環(huán)境的影響。

4.1.2 監(jiān)控污水處理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

PLC 控制站不僅可以控制污水處理設(shè)備，還可以通過監(jiān)測污水處理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如設(shè)備的溫度、壓力、流量等參數(shù)，并發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障情況及時進(jìn)行修復(fù)，保證污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過PLC 控制站的監(jiān)控，污水處理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對處理過程的全面監(jiān)控，并及時發(fā)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)中存在的問題。

4.1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和處理

除了控制和監(jiān)控，PLC 控制站還可以對污水處理系統(tǒng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，如水質(zhì)、水位、pH值、溶解氧含量等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對污水處理系統(tǒng)的全面掌控和管理。通過PLC 控制站的數(shù)據(jù)采集和處理，污水處理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對處理過程的全面監(jiān)控，以及時發(fā)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)中存在的問題。

4.1.4 污水排放控制與回收利用

PLC控制站還可以用于污水的排放控制和污水的回收利用。通過PLC 控制站的控制和管理，污水處理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對排放量的控制和回收利用的實(shí)現(xiàn)，降低污染物排放量，保護(hù)環(huán)境。這些措施可以進(jìn)一步提高污水處理系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，確保污水的處理和凈化效果更佳。

4.2 設(shè)計(jì)自控儀表

自控儀表是污水處理系統(tǒng)中不可或缺的一部分，它們可以實(shí)時監(jiān)測和控制污水處理過程中的各個參數(shù)，從而保證系統(tǒng)的高效運(yùn)行。選購合適的自控儀表并將其安裝、調(diào)試好是確保污水處理系統(tǒng)順利運(yùn)行的重要一環(huán)。

在設(shè)計(jì)污水處理系統(tǒng)時，需要根據(jù)實(shí)際情況確定需要監(jiān)測和控制的參數(shù)。并根據(jù)這些參數(shù)選購相應(yīng)的自控儀表，如水位計(jì)、pH值計(jì)、溶解氧儀等。自控儀表的選擇需要根據(jù)實(shí)際的情況和使用要求來確定，以確保其功能和性能的匹配。

在安裝和調(diào)試自控儀表時，需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）安裝位置。自控儀表應(yīng)該安裝在合適的位置，保證它們可以準(zhǔn)確地測量和控制所需的參數(shù)，如水位計(jì)應(yīng)該安裝在池塘的合適位置，而pH值計(jì)則應(yīng)該安裝在處理池的入口處。（2）校準(zhǔn)參數(shù)。在使用自控儀表之前，需要對其進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。不同的自控儀表有不同的校準(zhǔn)方法，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。（3）維護(hù)保養(yǎng)。自控儀表應(yīng)該定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，以保證其長期穩(wěn)定運(yùn)行。維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容包括清洗、檢查和更換部件等。（4）數(shù)據(jù)記錄。自控儀表可以記錄污水處理系統(tǒng)中各個參數(shù)的變化情況，這些數(shù)據(jù)可以用來分析系統(tǒng)的運(yùn)行情況，數(shù)據(jù)記錄可以發(fā)送到PLC控制站，讓工作人員可以及時控制這些信息，并做出相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。

5 結(jié)語

在城市污水處理廠電氣工程施工過程中，需要全面考慮和規(guī)劃設(shè)備選型、施工人員技術(shù)水平和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等方面；同時，加強(qiáng)對電氣設(shè)備安裝、接線、敷設(shè)等方面的監(jiān)督和管理，確保施工質(zhì)量和安全。此外，實(shí)現(xiàn)城市污水處理廠電氣工程的自動化控制，可以設(shè)計(jì)PLC控制站和自控儀表，只有在全面考慮各方面問題并加以解決的情況下，才能確保城市污水處理廠電氣工程的順利進(jìn)行和良好運(yùn)行。