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PLC控制系统在电厂废水处理中的应用

2019-06-11 09:59 出处:未知 人气: 评论(

1 引言

  公司工程技术人员针对电厂生产废水处理的特点和工程实例,经过数百次的反复试验研究,成功研制一种新型、高效、低运行成本的处理工艺,并将该工艺应用于佛山市光明发电厂有限公司的污水处理中。经过一年多的调试运转,经检测,该工艺的各项指标均达到了国家污水综合排放标准gb8978-1996中的一级排放标准。

  由于污水处理的环境恶劣且一些工艺参数要求严格,在人工操作时,会因操作人员的错误判断而影响处理效果,甚至造成不可挽回的损失。因此在该工程中,我们设计了plc自动控制系统,实现了污水处理过程的自动控制,工艺过程的操作和工艺参数显示均通过触摸屏实现,工作人员通过触摸屏设置好必要的参数后,只需监控处理过程,进行一些必要的干预。

2 污水处理工艺流程简介

  电厂含油废水是由离心分离机脱水及维修设备时产生,废水的酸碱度变化大,水质的含油量变化大,乳化程度高,一般的处理系统受各种因素影响比较大(水量、含油量、酸碱度),造成各项排放指标超标(电厂废水排放标准cod100ppm.ss70ppm,含油率5ppm)。以下介绍一种新型的处理工艺,其流程如图1所示。

  废水的处理过程:前级采用旋流分离器对含油废水进行预处理,它利用两种不相溶液体的比重差,在压差的条件下,产生高速旋转,使得密度高的水抛出,密度小的油溢出,实现油水的高效分离,它相对于自然重力沉降平流隔油高效得多,离心分离后能有效地除去大部分的浮重油,降低次级负荷(降低加药量),次级采用竖流沉淀池进行破乳、絮凝沉淀,在竖流沉淀加药池的混凝方式是加药方向与被处理的废水相对流,保证充分、快速混凝。为配合发挥药物的最佳功效,采用特殊的控制方式响应系统各种因素的变化,通过絮凝沉淀完成对石油及ss的有效处理,后级采用氧化-过滤器对cod进行有效降解。系统的cod主要由维修分厂的废水产生,成分主要为芳烃族类,氧化过滤器通过撞击流的方式,利用气水高速相撞,改变芳烃族类的理化特性,从而降解系统的cod。废水经过以上工艺处理后环保考核的主要三项指标cod、ss、含油率达到了国家一级排放标准(cod100ppm.ss70ppm,含油率5ppm)。

3 plc控制系统结构

  3.1 硬件结构

  自控系统分为两级:上位监视级和下位控制级,如图2所示。监视级由一台日本hakko公司的v606i型触摸屏和一台打印机组成,实现现场工作状态的同步监视,并可随时打印现场的运行数据。控制级由一台s7-200cpu224 型可编程逻辑控制器(plc)及一个模拟量采集模块em 235、一个i/o扩展模块em223和触摸屏组成。其中,plc用于流量采集、1#、3#计量泵的输出信号处理和反洗水泵、搅拌泵、空压机、抽水泵的控制;em235用于ph计的信号输入和2#计量泵的输出信号处理;em223用于水位信号采集和漩流分离器、撞击流装置的控制;触摸屏除了提供监视功能,也具有控制功能,可通过它设定参数及实现对每个系统设备的单独控制。触摸屏和plc之间通过rs-442/485转换线通信。

  3.2 软件构成

  s7-200型plc的组态编程采用step7软件,该软件基于win32或以上版本,具有在pc上对s7-200控制系统进行常规配置、程序编辑、编译及反编译、监控和在线命令等功能。v606i型触摸屏的编程采用v-sft软件设计,这是hakko公司v6系列触摸屏用户画面的专用软件。它运行于windows95/98/nt操作系统,仅需指定plc的型号,当向v6下载画面数据时,对应的plc通讯程序就会自动下载到v6中,因此两者之间的兼容不存在任何问题。

4 plc控制系统的功能

  为提高处理效率,减轻工人的劳动强度,保证设备正常运行,plc控制系统具有生产过程自动控制、在线监视、故障显示报警、生成报表等基本功能。

  4.1 生产过程自动控制

  本控制系统的检测仪表为多种类、在线连续检测,其中包括液位、流量、ph值的测量和控制。ph计测量的4~20ma信号和流量计的脉冲信号输入plc,经程序运算处理后传输至触摸屏监视和打印,并通过程序里的公式运算,分别输出高速脉冲和4~20ma信号至两个计量泵,进行污水的絮凝剂pac(聚合氯化铝)和pam(聚丙稀酰胺)的自动调节。检测仪表的控制信号(液位上下限)送至plc参与系统的逻辑控制。主要控制回路介绍如下:

  含油废水一般是中性的,ph值在6~8之间,但当维修车间清洗时,废水将带有碱性,如果ph值超过9,将会对废水的絮凝效果产生影响,所以要加酸中和,将污水的ph值调节至6.5~7.5。另外,pac和pam的加入也必须按一定的顺序和比例,才能达到好的絮凝效果。

  综上所述,影响污水处理效果的主要调节回路有污水加酸中ph值的控制和pac、pam加入量的控制,现分别加以详细说明。

  (1) 污水的ph值调节

  我们选用了一台台湾jenco公司生产的3675型工业式酸度/氧化还原测试仪对ph进行控制。这种控制器除实现ph值检测外,还具备两组开关控制输出(上下限报警)和ph值讯号输出(4~20ma)。我们可通过控制器设定ph值的上下限,将两组开关控制信号输出至plc,通过程序运算,输出信号,控制3#计量泵的开停。另外,也可以通过触摸屏上设计的按钮,直接控制3#计量泵,实现ph值的手动调节。ph值讯号(4~20ma)输出至plc,经程序换算为数值在触摸屏上显示。

  (2) pac、pam加入量的控制

  由于选用的是日本tacmina公司的pzi4型计量泵,它可以接收模拟量或脉冲量信号控制,因此,我们首先将涡轮流量计的脉冲信号输入plc,通过程序内高速计数器计算脉冲数和公式换算,得出pac、pam的加药量,再通过程序进行数模转换,由plc和扩展模块分别输出脉冲信号和模拟量信号来控制1#、2#计量泵,使pac、pam可以随着流量的连续变化而变化,从而使污水处理效果稳定、高效。另外,通过触摸屏可以设定相关参数,或通过界面上内置的高值、中值、低值三个按钮方便快捷地改变参数,还可以在触摸屏上直接输入加药量,对系统进行调控,实现加药量的手动调节。加药量经程序换算为数值在触摸屏上显示。

  4.2 在线监视、报警功能

  对系统运行参数、水位状态、设备状态、各种越限报警信号,进行实时监测、处理、记录和显示。

  (1) 工艺图的切换

  plc和触摸屏的程序开发时,在触摸屏的屏幕上可以显示动态的工艺流程图和8个子界面,在这些界面上可以显示现场设备的运行状况、仪表检测数据,以及某些工艺参数的变化趋势、历史记录。操作人员可以直接在触摸屏上了解处理系统的运行状态,并且可以随时切换每个界面,调整工艺参数和对自控系统进行干预。

  (2) 工作流程的自动监控

  现场操作人员可在触摸屏上设置各项参数,操作水泵、设备,实现流程的监视、选择流程的启动和停止。另外,触摸屏程序组态了扇形图和柱状图显示流量和ph值数据,并将数据记录在历史趋势图中,以更直观地观测生产数据和分析运行过程。

  (3) 越限报警

  控制系统对生产中出现的负载故障和控制参数越限(如ph值超过上限)有声光报警功能,以引起操作人员注意,及时采取措施排除故障,从而使生产恢复正常。

  4.3 报表功能

  为将污水处理情况记录下来,可根据需要由操作人员通过触摸屏的打印输出功能,将里面的一些重要检测数据和历史趋势图打印出来。

5 结束语

  从近一年的运行情况来看,该控制系统完全满足电厂污水处理工艺的要求,提高了处理效率,降低了工人的劳动强度和运行成本,体现了污水处理站的现代化水平,具有和工艺成套应用及推广的价值。

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