水厂沉淀池吸泥行车电气自动化改造

机电一体化技术水厂沉淀池吸泥行车电气自动化改造钱金祥，姚峻嵘(杭州市水务控股集团清泰水厂生产科，杭州310016)[摘要]通过对水厂沉淀池吸泥行车的电气自动化改造，将原有人控泵吸泥工作方式改造为可全自动化控制的泵虹吸泥工作方式，减少了行车运维成本，降低了劳动强度，提高了应对不同水质状况和及时处理突发事件的能力。关键词水厂沉淀池吸泥行车泵虹吸真空泵以太网1情况简介清泰水厂原水由钱塘江水系直接引入，水质变化较大，在钱塘江潮汛期间泥砂含量较高，在非潮汛期间泥砂含量较低，浊度在1O～2000NTU间变化。水厂常规处理系统中有一套12万m3／d的平流式混凝沉淀池，其设有4台吸泥行车。在能往复行走的行架上安设有2台离心式吸泥泵，并将其与水下带吸嘴的排泥管连接。工作时，利用水环式真空泵形成真空，在吸嘴前方形成巨大负压，吸起污泥经排泥管、吸泥泵排至沉淀池上方的钢制排泥明渠内。2现状目前，12万t吸泥行车采用真空泵抽取真空，以排泥泵和排泥管电动蝶阀形成泵吸，行车来回行走排泥由沉淀池两端的行程开关控制。行车现在存在以下问题。(1)吸泥行车采用泵吸，排泥槽在沉淀池上方，无水封，对真空度要求太高，造成排泥管电动蝶阀使用频率高。由于电动蝶阀开关不到位或磨损老化，会出现跑漏情况，不易形成真空，因此需经常检修电动蝶阀。(2)行车吸泥系统仍需进行现场全程操作，不符合现代化水厂工艺控制要求。为实现生产管理统一、设备运行高效，决定针对上述问题对吸泥行车进行电气自动化改造。经转换开关进行手动／自动方式的切换，使控制系统具有现场手动操作和中控远程PLC控制操作两种方式。这两种方式的电气控制设备分柜独立，但又通过控制电缆进行连接，手动系统的一次电气设备将各设备的状态信号提供给PLC系统，PLC系统将自控命令传达给手动系统完成自动运行。在自控系统下，对抽真空系统设备的密封要求有所提高，密封度不够，就无法形成真空，真空泵会一直开启运行，从而导致自控程序无法正常流转运行，也使得真空泵机组故障率增大。这次改造中考虑采用气环真空泵，其抽真空效率高且运行稳定，真空管路无需引水，可保证冬季管路不结冰。同时，在真空管路中运用液位电极来控制气环泵启停，以缩短气环泵运行时间，从而有效保护气环泵。为了便于通过中控室上位机远程监视行车运行状态，中控启停，并能根据原水水质实时调整运行周期及不同周期的组合，需将行车自控系统接入全厂生产监控系统。考虑到沉淀池周边环境复杂，通信电缆敷设不便，以及无线信息收发距离不远，在每台吸泥行车上布置的PLC通过以太网无线扩频通信模式传输有关信息给全厂生产监控系统，实现远程监控。在行车上位机控制系统中增设控制变量(行车行走周期、停运周期等参数)，以便根据原水状况实时调整行车运行周期、不同周期的组合以及远程控制启停，有利于应对不同的水质状况和及时处理突发事件。3改造设计4改造实施目前，国内水厂吸泥机均采用泵吸或虹吸两种运行模式。鉴于清泰水厂原水浊度变化大、非潮汛期时间长，综合分析对比各吸泥模式下设备的吸泥效果、真空度的保持情况以及节能降耗等，决定将原吸泥模式改为泵虹吸模式，即在原水浊度高时用泵吸，在浊度低时用虹吸。这样可大幅减少设备运行时间和设备维修工作量，从而降低运行成本。根据现代化水厂工艺控制要求改造吸泥行车电气控制系统，对行车行走、真空泵运行、泵吸及虹吸启停等设备控制电路进行重新设计。在控制电路引入自控线路，实现收稿日期：2014—03—1444IWWW．chinaet．net1中国电工网4．1土建、机械管路改造部分首先改造排泥水槽，在沉淀池壁旁开掘低于池底标高的排泥水槽沟，将原上排泥水槽改为下排泥水槽。随后改造排泥管水封系统，将原有排泥管加长延伸至新排泥水槽沟，在槽沟处的排泥管端部加装固定一个不锈钢集水槽，并使排泥管管口浸没在集水槽水中，起到水封的作用。然后改造吸排泥管路系统，行车平台原有的污水泵不变动，仅在泵的进水管路和出水管路上各开一个三通口进行旁通对接，旁通管路上加设电动蝶阀；出水管路上的三通口位于出水电动蝶阀之后，出水管路上设置破真空电磁阀，虹机电一体化技术吸运行时若要停用则打开破真空电磁阀破坏虹吸。最后改造真空管路系统，安装西门子Nash-elmo气环泵进行抽真空，在抽真空管路上设置电磁阀和液位电极，电磁阀可与气环泵控制形成泵阀联锁，液位电极可产生真空形成信号，当真空形成时即停气环泵。行车管路改造示意图如图1所示。图1行车管路改造示意图4．2电气部分改造涉及抽真空启停、泵阀联锁、行车故障保护、旁通电动蝶阀控制等部分，并加入PLC控制接口。在就地控制箱上可进行手动和PLC自动控制切换。行走电机控制电路如图2所示；真空电磁阀控制电路如图3所示；污水泵电机控制电路如图4所示；电动蝶阀控制电路图略。401图2行走电机控制电路图N1l__f—lll9⋯KMl