自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用

2015年第14期(总第329期)中阊高素f}技术企l业lcn}¨^l5fc}}fE{c：No．14．2015(CumulativetyNO．329)自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用容得宇(广东佛山市顺德科力给排水工程发展有限公司，广东佛山528300)摘要：近年来，城市供水问题日益严峻，自来水厂的建设也不断加快，各种控制设备相继得到应用。随着自动化水平的不断提高及其在社会各个方面的应用越来越广泛，PLC自动控制系统在自来水厂也发挥了其强大的优势。文章结合广东省佛山市顺德区乐从水厂自控系统具体工程实例，介绍了自动控制系统如何实现自来水厂节能降耗情况。关键词：自来水厂；节能降耗；自动化控制系统；加药加氯；智能排泥；恒压供水文献标识码：A中图分类号：TP393文章编号：1009-2374(2015)14—0099—03DOI：10．13535／j．cnki．11—4406／n．2015．14．049乐从自来水厂自动化工程位于广东省佛山市顺德区，乐从水厂建设规模为20万I11。／d，水厂采用北江水源，为保证水厂能达到节能降耗，要求我公司对其水厂进行自动化控制设计。水厂工艺：取水泵房一加药、前加氯一反应池一平流沉淀池一V型滤池一后加氯一清水池一补氯一输水管网一用户。水厂主要的能源消耗包括电量、水量、加药量及消毒氯气消耗量等，为更好地控制能源的消耗，必须对水厂各工艺进行相应的节能控制。1取水泵站自动化控制系统的设计取水泵站一共有4台取水泵(其中2台变频泵及2台定速泵，3用1备)，主要为整个水厂进行原水的供应，是电量的主要消耗站之一，也是水厂控制电量的关键部位。为保证最大限度降低电耗，需把水泵分为两个组：运行的变频泵设定为变频泵组，另一台变频泵及定速泵设定为定速组。每次运行均至少开启一台变频器，当运行变频泵设定时间到时，且另一变频泵不运行时，将自动切换至另一变频泵。自控系统将根据清水池水位增减相应的水泵。1．1取水变频泵的频率调整原水变频泵的频率将根据清水池水位设定值调整。PLC不断调整变频泵的频率。变频泵的频率及频率阀值以百分比表示。原水变频泵的运行频率要介于最小和最大频率之间，频率限定值在SCADA系统中设定。PLC记录变频泵停止前的频率，以便于变频泵再次启动后保持之前的频率。1．1．1增加变频泵频率。PLC连续每分钟采集清水池水位，计算清水池水位差Q趋势(液位以厘米计算)。Q=Lnow[当前值卜Ltime[一分钟前值]如果下面条件满足则增加变频泵频率：设定清水池标准液位(Lset)>清水池水位，且Q<0，则每分钟增加变频泵频率2Hz。1．1．2减少变频泵频率。如果下面条件满足则减少变频泵频率：设定清水池标准液位(LSet)<清水池水位LIT4OIA，且Q>o，则每分钟减少变频泵频率2Hz。1．2定速泵的启动数量定速泵的启动数量由变频泵的运行频率决定，为了更好地控制定速泵的数量，需要定义两个限定值：限定值l：启动一台定速泵时变频泵频率限定值2：停止一台定速泵时变频泵频率启动一台原水定速泵，当变频泵的频率高于等于限定值1(例如48．5Hz)并且至少有一台定速泵可用时启动一台定速泵。停止一台原水定速泵，当变频泵的频率低于限定值2(例~35Hz)并且至少有一台定速泵运行时停止一台定速泵。2加药加氯系统自动化控翩设计2．1加药系统加药系统主要节能控制点在于控制药耗。水厂加药系统主要用于控制聚合氯化铝的投加，为保证系统的节能降耗，主要控制在于精确计算氯化铝的投加量。乐从水厂设计3台加药计量泵，计量泵的速度需通过PLC计算并直接通过通信进行速度控制给定。聚合氯化铝投加泵的速度设定由PLC按照以下因素计算而来：聚合氯化铝投加泵的额定投加流量，单位：L／h；聚合氯化铝投加泵的手动冲程，单位：％，由操作员录入：聚合氯化铝的浓度，单位：g／L，由配药完成后系统自动计算；聚合氯化铝的投加量，单位：mg／L，由操作员录入；沉淀池进水流量，单位：m。／h，由PLC一99—计算，取原水流量计连续10s的平均值。如果投加浓度、原药浓度、泵的冲程固定，那么投加泵的频率和沉淀池进水流量之间是线性关系。为保证节能效果，设计时将根据不同的原水浊度进行投加比例的动态调节如图1所示：图1根据上面列出的工艺参数，投加泵电机的频率计算公式如下：FLOWIN一⋯xStk一~Co—nFxOtz)一n)nKdose2．2加氯消毒站程序设计整个水厂的加氯系统由气源系统，真空加氯系统，压力水供应系统，电气、控制检测仪表系统，氯气泄漏检测及安全防护系统组成。为了掌握加氯是否处在手动或自动加氯状态，在加氯机中引出了加氯机的手动／自动选择信号。2．2．1前加氯控制设计。前加氯机的控制方式：前加氯的作用主要是防止藻类和破坏胶体，所以前加氯一般根据原水流量按比例投加：加氯机开度控,tj-源水