如何提升污水廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)作用（中）

全康環(huán)保:對(duì)于污水廠來(lái)說(shuō)，引入合理的自控系統(tǒng)能夠提升工藝管理的精度，降低運(yùn)行員工的勞動(dòng)強(qiáng)度上都有很廣泛的應(yīng)用，但是很多自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用層面存在一些脫節(jié)，設(shè)計(jì)人員對(duì)污水廠的實(shí)際應(yīng)用的認(rèn)知不足，不知道如何把自動(dòng)控制的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用到實(shí)際工藝管理中，導(dǎo)致自控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用的效果并不是很好。在這一篇中，將從污水廠的實(shí)際工藝應(yīng)用來(lái)探討污水廠的自控系統(tǒng)的布局和設(shè)計(jì)思路。

自動(dòng)控制系統(tǒng)相對(duì)于人工管理來(lái)說(shuō)，具有非常多的優(yōu)勢(shì)，在污水廠中，如何提升自控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，這需要污水廠的工藝工程師和自控工程師之間的深度交流，圍繞具體每一個(gè)污水廠提出不同的控制要求，來(lái)實(shí)現(xiàn)自控運(yùn)行。為了讓更多的污水運(yùn)行者了解自控系統(tǒng)，這一期開(kāi)始和大家簡(jiǎn)單探討下污水廠的自控的點(diǎn)位和思路，也希望更多的自控工程師，工藝工程師參與討論。

我們以預(yù)處理段的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)和大家簡(jiǎn)單說(shuō)明下自控系統(tǒng)和工藝運(yùn)行的結(jié)合，預(yù)處理段的工藝運(yùn)行主要是以污水提升到一定的高度，同時(shí)去除污水中的固體懸浮物為主要運(yùn)行目標(biāo)的，在這樣的運(yùn)行目標(biāo)下，自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)該如何更好的提升運(yùn)行管理呢？下面分別就這兩點(diǎn)和大家共同探討一下：

（一）污水提升。我們先來(lái)分析下污水提升過(guò)程的一些特點(diǎn)。城鎮(zhèn)污水的水量受到居民生活習(xí)慣的影響較大，水量呈現(xiàn)周期的波動(dòng)性變化，這種變化反映到污水廠內(nèi)就是在污水提升泵坑內(nèi)的液位在不斷的周期性的變化中，這就是污水提升泵的運(yùn)行特點(diǎn)；其次污水提升是把城市污水從深埋在地下的管網(wǎng)提升到一定高度，從而使污水在廠內(nèi)流程是一個(gè)重力流的過(guò)程，由于對(duì)污水增加了勢(shì)能，在污水廠的運(yùn)行中，這個(gè)過(guò)程是一個(gè)高能耗的過(guò)程。

在確定這兩點(diǎn)以后，自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就要圍繞這兩點(diǎn)進(jìn)行，首先是要考慮污水提升泵的運(yùn)行特點(diǎn)，水量不會(huì)恒定，但是需要確定一個(gè)恒定的量來(lái)實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)運(yùn)行，那就是恒定的液位，一般來(lái)說(shuō)，污水廠承擔(dān)城市排水管網(wǎng)內(nèi)的污水提升排放的重要功能，污水廠需要保持恒定的低液位才能使城市管網(wǎng)內(nèi)的污水不至于淤積溢出路面，因此在污水提升泵的控制設(shè)計(jì)思路上，首先確定的就是恒液位運(yùn)行的自動(dòng)控制系統(tǒng)，也就是自控工程師所說(shuō)的定值控制，也就是通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定的界限數(shù)值來(lái)控制水泵的啟停運(yùn)行等，使污水提升泵內(nèi)的液位總保持在一定的數(shù)值上，整體思路相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)較為簡(jiǎn)單的控制。但是結(jié)合到運(yùn)行實(shí)際，我們需要考慮的設(shè)計(jì)問(wèn)題就更多一些，分別是：

（1）液位的檢測(cè)，在污水提升泵坑內(nèi)設(shè)置檢測(cè)液位的儀表，并把檢測(cè)數(shù)值傳輸?shù)娇刂茊卧?，從而進(jìn)行下一步的控制，因此檢測(cè)儀表的選擇非常重要。這里還要考慮污水提升泵坑一般在粗格柵后，部分細(xì)小的浮渣沒(méi)有經(jīng)過(guò)細(xì)格柵攔截，系統(tǒng)內(nèi)的工藝排泥溢流等會(huì)回到污水提升泵內(nèi)，這些都會(huì)導(dǎo)致普通的超聲波液位計(jì)的檢測(cè)結(jié)果失真，從而對(duì)恒液位的檢測(cè)失去基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。選擇合理的位置，選擇合理的檢測(cè)儀表，定期的巡檢是實(shí)現(xiàn)污水提升控制的前提。圖片

（2）水泵的組合運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)污水廠會(huì)設(shè)置多臺(tái)水泵，一方面考慮水泵的熱備，一方面可以進(jìn)行流量的組合搭配，實(shí)現(xiàn)更多的控制，如果設(shè)置了變頻的控制，對(duì)流量的控制就更精準(zhǔn)了。一般將水泵的額定流量、實(shí)測(cè)流量等參數(shù)輸入到自控系統(tǒng)中后，設(shè)置合理的算法，可以根據(jù)泵坑內(nèi)的液位來(lái)進(jìn)行不同的組合，根據(jù)變頻和工頻的設(shè)置，可以組合出多種控制方式，最終實(shí)現(xiàn)泵坑內(nèi)的液位恒位控制。由于水泵的電機(jī)功率較高，頻繁的啟動(dòng)會(huì)造成水泵的損壞，因此一般會(huì)在恒定液位前后進(jìn)行延展一定的液位，也就是設(shè)置報(bào)警液位、啟動(dòng)液位、停泵液位等，把水泵的控制區(qū)間放大，同時(shí)還要增加水泵的啟動(dòng)、停止的延時(shí)，從而減少水泵頻繁啟動(dòng)的幾率，減少水泵損壞。

（3）能耗的控制。污水提升泵是污水廠內(nèi)主要耗能設(shè)備之一，每一臺(tái)水泵在無(wú)論長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、頻繁啟動(dòng)都會(huì)消耗大量的電能，為了實(shí)現(xiàn)能耗的有效控制，依靠運(yùn)行人員不停的開(kāi)關(guān)水泵是實(shí)現(xiàn)不了的，這些精細(xì)的調(diào)控就需要自控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。水泵在出廠前會(huì)針對(duì)污水廠要求的提升水量，提升高度來(lái)設(shè)計(jì)葉輪和高效的運(yùn)行曲線，在高效運(yùn)行曲線中運(yùn)行的水泵是能耗最為節(jié)省的。在自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)泵房液位和出水管固定液位之間的差值可以計(jì)算出提升高度，根據(jù)水泵后的流量計(jì)可以得出水泵的提升量，然后將這兩個(gè)數(shù)值和水泵的高效段進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)增加或減少水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)水泵的高效段的運(yùn)行，從而有效的降低能耗。

（4）提升水泵的防護(hù)。很多水泵在出廠前都會(huì)內(nèi)置一些探頭等，比如水泵內(nèi)腔進(jìn)水，油室進(jìn)水、軸溫過(guò)高等，這些探頭會(huì)傳輸出電信號(hào)，反映到水泵控制柜中的控制PLC中，自動(dòng)控制系統(tǒng)也要講這些保護(hù)信號(hào)進(jìn)行收集并在控制界面上實(shí)時(shí)顯示并產(chǎn)生報(bào)警，提醒運(yùn)行人員注意，并及時(shí)采取措施。同時(shí)潛污泵有最低運(yùn)行液位，以保證潛水泵的電機(jī)全部在水下運(yùn)行，因此低于保護(hù)液位也是要作為水泵報(bào)警因素。在泵房的控制液位的運(yùn)行過(guò)程中，水泵的運(yùn)行流量嚴(yán)重偏離HQ（揚(yáng)程流量）曲線的流量值時(shí)，也要進(jìn)行報(bào)警，可能會(huì)因?yàn)樗萌~輪脫落，電機(jī)缺相等機(jī)械故障，需要運(yùn)行人員及時(shí)采取措施進(jìn)行管理。

對(duì)于污水提升泵來(lái)說(shuō)，建設(shè)一個(gè)較為完整自動(dòng)控制系統(tǒng)，需要了解和解決的工藝問(wèn)題主要是上述這些問(wèn)題，當(dāng)然除了這些問(wèn)題還有別的一些相關(guān)的內(nèi)容，比如自控系統(tǒng)還可以結(jié)合設(shè)備的運(yùn)維保養(yǎng)，通過(guò)運(yùn)行時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，在設(shè)定的檢修時(shí)間內(nèi)，通過(guò)強(qiáng)提醒等方式將設(shè)備保養(yǎng)實(shí)施起來(lái)等。

當(dāng)把這些問(wèn)題都考慮全面以后，對(duì)于自控工程師就要分析這些用戶(hù)的需求，結(jié)合污水廠的實(shí)際工況，設(shè)計(jì)合理的算法程序來(lái)滿(mǎn)足污水廠用戶(hù)要求，只有通過(guò)對(duì)工藝內(nèi)容詳盡的分析，才能實(shí)現(xiàn)污水廠的自控系統(tǒng)和污水的實(shí)際運(yùn)行合理的結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)污水廠的優(yōu)化控制。

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