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污水处理自动化控制系统的应用研究_6

2019-07-08 10:21 出处:未知 人气: 评论(

  今年10月,人类人口进入70亿时代,本世纪末将突破100亿。这样一来,水资源危机将日趋严重。为了保护环境,节约用水,我国近年来对城市污水处理的投入大幅度增加,在一般的大、中城市都建立起了污水处理厂。但限于各方面的原因,大部分的污水处理厂都是人工操作状态,技术和管理跟不上,运行成本也相当惊人。据有关调查资料,目前我国各地区污水处理的平均电耗为0.29KWh / m3,比发达国家落后10到20年,电耗差不多是发达国家的两倍。如何提高我国城市污水处理自动化控制水平,是亟待解决的问题。本文根据自己工作中的实际,结合某厂实际,提出城市污水处理自动化控制系统的设计,希望对普遍的自动化控制系统运用提供启发。

  1.自动化控制系统的总体构成设计

  在总体设计中,应充分考虑污水处理工艺流程各个部分的特性,覆盖污水处理的各个环节,如沉砂池最初沉淀池反应槽最终沉淀池消毒设备污泥处理等。这一自动化控制系统应该包括中央控制室监控系统、可编程控制器(PLC),检测仪表,闭路监控,避雷等。该系统应该能够及时全面地反映出污水处理过程的运行工况、工艺参数的变化等信息,保证适用性强,开放性好,保证出水水质,节省成本,保证提高运行管理水平。

  这一系统可以分为现场控制层和管理监控层两个部分。现场控制层通过现场控制器实施控制。这是一个实时监控的体系,24小时全方位实现监控。它实现了污水处理所有环节的过程参数和设备运行状态监控;它还实现对电气参数的数据采集,对单元过程、设备进行控制。它利用网络向监控层传送数据,按照监控层的控制指令,实现对现场设备的数据采集、报警、控制和连锁等。管理监控层全面采用组态软件,数据传输、通讯通过开放式通讯协议进行实现。在运行的过程中,将形成实时数据库,同步完成画面的组态设置。不仅如此,这一大监控层,还能参与生产数据报表计算和统计,通过大量的数据信息,同步降低管理的强度,使管理更加科学化、系统化和规范化,有力地促进管理水平的飞跃。

  2.自动化控制系统设备选型

  监控系统的选型。按照某污水处理厂的设计,采用工业控制机 IPC610(研华股份有限公司生产)作为计算机控制系统中的上位监控计算机。显示器,选用相关配套产品。之所以采用该产品,是因为在以往的实践中,确认其可以在工业应用环境下,有效地提高设备的使用寿命。上位组态软件采用RSview监控组态软件包(诶比集团生产)。现场控制站内的可编程控制器选用ControlLogix系列(诶比集团生产),显示器选用该系列的配套产品。工业以太网交换机选用ED6008 系列(摩沙公司生产),其通讯介质为光纤。各个就地控制站选用SLC 系列控制器(诶比集团生产),通过DeviceNet或DH+实现与现场控制站连接。

  仪表选型。建议采用进口设备,下列产品经市场检验,为优质产品,如瑞士 ZLLIG公司生产的溶解氧分析仪;美国哈希公司生产的在线COD分析仪表;日本TOMOE公司生产的电动调节阀门;德国恩德斯豪斯公司生产的浓度分析仪表;德国莱比信公司生产的空气流量计等。

  3.控制系统设计的细节说明

  第一,设置超声波液位差计,在粗、细格栅前后均进行设置,链接到现场和中央控制室电脑显示器。通过控制数据,确定合理的工艺值,一旦前后液位差值出现异常,自动启动相关程序,实现对粗、细格栅的连锁启停。

  第二,在旋流沉砂池里面设置PH 计,实时监测瞬时进水PH 值。根据设计要求,我们根据测算,确定科学合理的PH值为4.0~9.0,当PH值出现异常时,中控室电脑就会发出声光报警信号。

  第三,在进水管里面安装电磁流量计,实时监测进水流量。如果液位值出现异常,我们设计的自动化系统,会发出报警信号,自动启动相关程序,实现对五台进水提升泵的启停。

  第四,在缺氧池里面设置溶解氧(DO)在线测定仪1台,在好氧池中也设置1台。然后确定合理的监测溶解氧数值(缺氧池1.0mg/L左右;好氧池2.0~2.5mg/L左右),当DO值出现异常时,中控室电脑就会发出报警信号。此时,操作人员根据需要,打开所需的曝气机,使溶解氧恢复到正常范围内。

  第五,在好氧池中设置两台污泥浓度计,实时监测污泥浓度,根据监测值,在中央控制室内,远程控制,增加排泥或者是增加污泥回流量。

  第六,在出水池中设置多台辅助测试仪器,包COD 在线测定仪括、PH 计、污泥浓度计等,利用这些检测仪器,对现场和中控室进行实时监测,确定污水处理后的中水是否达标。正常数值范围内,可以保证出水要求达到国家二级标准。

  4. 设计系统应用的总体评价和存在的问题

  根据某污水处理厂实际,我们设计了这套系统。选用了一流的硬件,设计了良好的软件,并进行了运行实验,总体评价是实现了最初的设计要求。

  A.该系统主要特色

  第一,高可靠与高稳定性,环形冗余以太网方案可以保证系统有更高的可靠性,单一点的链路中断不会影响整个网络通讯瘫痪;专用控制器网络,FINS通讯服务,可以保证自控系统在通讯方面更高的稳定性。整个系统采用的PLC模块、成熟定型产品,PLC控制柜内的抗干扰和防雷等技术措施,具有供电冗余功能的中控室、现场控制站设备等,都可以保证系统的长期稳定和可靠运行。

  第二,高扩展性和开放性。向下兼容性是工业以太网的重要特性。目前使用的是双绞线或光纤介质,如果进行系统升级,如把传输速度提升10倍,一般来说,不需要改变现有的布线,只更新网络设备就能轻松实现;如果升级主干网,也无须重新铺设光缆,只更新网络传输设备就能轻松实现。另外,本系统所有硬件接口和软件协议都按照开放性的标准设计、编制,可以轻松实现设备的增减、系统的调整等变化。

  第三,实用性突出。组态软件和编程软件采用的全部为中文界面,图画功能丰富,用户可以在终端清晰地了解污水处理厂各工段的运行情况,一旦出现故障报警等问题,第一时间里,操作人员就可以通过鼠标发布各种指令或换画面。这一系统的实用性还体现在用户可经由上位机的网络,监测网络内任一节点的数据。系统设计的梯形监控工具也可以监控这个个网络,不需要现场操作,就可以控制器网络内各站PLC梯形图程序,实现无缝连接。

  B.该系统主要弊端

  污水处理的自动控制系统中采用了一些自动化检测设备,这些设备,包括仪表、阀门等,由于各方面的原因,其功能的实现和产品的精度还很不完善,在现实运行的过程中,存在较大误差。所以,也不能一味相信这些设备,还是充分发挥人的主观积极性。

  污水水质的监测与控制系统方面,也存在一些问题。系统反应、机械传动等都有可能导致控制滞后,有时候,在节能控制方面的效果不太明显。

  另外,由于大量采用国内外先进设备和技术,维护、维修的成本相对较大。各种进口的污泥浓度计、pH 计、泥位计等仪器,需要定期做严格的维护和修理,包括定期清洗等。这些设备价格昂贵,配件进口也相对较少,从某种程度上说,可能加剧污水处理厂的投资费用。

  5.结语

  总之,在我国污水处理厂应用自动化控制系统,对污水处理企业的管理和工艺都大有益处。建议在污水处理厂大力实施自动化控制系统,这既是大势所趋,也是污水处理行业发展的必然走向。我们不能因为存在前期投入成本较大,就延误技术升级的脚步,自主研发设计制造自动化控制系统、采用国产高精度设备的实践中,将会有效地降低成本。

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