基于PAC集成自动化的电站水厂改造

自动化应用www.chinacaaa.com0引言官地水电站改造前的水厂净水系统处于分散控制阶段［1］，自动化程度低，投药罐容量小，报警、监测信息未与远程中控室计算机连接，不能远程监控，需人工每天投药和净水控制，无法满足国内一流水电厂无人值班的要求。为保证水厂安全、可靠、自动化运行，在2014年进行了水厂改造。改造后的水厂，基于PAC集成自动化控制技术，采用水厂操作计算机控制和远程监控相结合的管理模式，实现了与水电站发电系统高度自动化水平相适应的水厂加药和其他辅助操作全自动化运行。1改造设计思路整个官地水电站水厂由高位水池（竹子坝施工期水厂设备净化后的储水池）、清水池、水厂控制系统三部分组成。水厂控制系统包括取水泵站、加药和配药设施。设计思路：除每隔5~7天人工将固体絮凝剂倒入储药池外，其余的加药和配药操作（加水、液位控制、定时搅拌、药液稀释、根据源水参数变化自动调整加药量等），以及全部的辅助操作和控制（取水泵启停切换，清水池液位和高位池液位检测和相关泵阀的动作、虹吸滤池的电动阀门动作等），都在水厂操作控制计算机远程监控下，由现场的3台现场控制操作站自动完成。2系统结构系统结构如图1所示。现场控制分为3个子系统：水位和辅助控制站、排泥阀控制站和智能加药配药控制站。3个子系统共同构成一个水厂分布式小型集散智能控制系统。3个子系统的控制功能彼此独立，通过以太网与水厂操作控制计算机通信，构建水厂内部小型局域网，形成整个水厂的信息和数据共享和3台操作站联锁动作。水厂操作控制计算机将主要的水厂运行信息，通过集中通信控制站上传到电站中控室操作计算机，实现水厂运行的远程监控。水厂操作和控制计算机还承担水厂运行日常管理、设备隐患和故障报警功能。图1系统结构3控制系统原理3.1化药、配药和加药控制化药，即将固体药加水化成高浓度药液的过程。显示屏中设定化药浓度，储药池液位上限、储药池下限。智能加药程序将自动计算化药包数。在储药池液位到达下限时，报警提示“化药池下限报警”（0.3m下限仍能保证24h用药）。收到提示后，人工查看控制柜显示屏提示的所需化药包数，倒药，按下控制柜面板上的“化药开始”按钮，系统自动启动储药池进水阀加水。加水结束后，自动搅拌，维持化药浓度比例为10%。配药，即将高浓度药液加水稀释为所需浓度药液的过程。配药池液位下限时,自动打开进水阀加水，到达计算加水液位时，启动转药阀、进药阀和离心泵，开始灌高浓度药液。液位到达上限则停离心泵、转药阀基于PAC集成自动化的电站水厂改造薛小平，雷立超（雅砻江流域水电开发责任公司，四川盐源615704）摘要：以官地水电站水厂改造项目为实例，介绍基于PAC集成自动化控制技术的设计方案和控制原理。关键词：官地电站；水厂；PCA集成；自动化作者简介：薛小平（1975-），高级工程师，从事大型水电厂自动控制检修维护管理工作。收稿日期：2015-02-09电厂内部电厂操作计算机光电交换机光纤数据集中通信器光电交换机RS-485转232模块水厂内部RS-485通信现场工控机交换机RS-485转232模块智能加药配药控制柜水位辅助控制柜排泥阀控制柜HMI及PLC控制系统752015自动化应用7期（下转第78页）和进药阀。加水液位值由程序依据配药池液位下限、上限与配药浓度计算得出，配药浓度比例为2%。配药池的搅拌由鼓风机，配药池进气阀完成。加药，即将稀释后的药液加入预沉池进水管中，经过水厂处理，保证出厂水合格的过程。水厂操作控制计算机实时检测源水流量、源水浊度、加药流量和出厂水浊度等参数，进行加药控制计算，控制计量泵的行程和频率，实现加药流量的精密闭环控制。当运行计量泵的行程和频率达到最大值时，如加药流量仍不满足要求，将启动备用计量泵，从而防止浑水事故发生，保证供水安全。3.2水位监测和控制水位监测和控制，是指水厂取水泵、加压泵和回流阀的控制逻辑。原清水池主要由高位水池供水，水厂净水系统辅助供水。改造后清水池的主要水源由水厂净水系统供给，而高位水池水源补充供水。即正常通过控制取水泵的启停以控制进水流量，实现清水池液位平衡。当用水量过大导致清水池液位低于下限时，则打开回流阀，用高位水池的水进行补充。水位与辅助控制原理如图2所示。图2水位与辅助控制原理为节约成本，改造时保留了部分原设备，利用原设备手动控制取水泵和加压泵。部分监测和控制信号也由原设备取出，进入新控制柜内。高位池的水位监测和数据传输由两套不同的无线通信系统并列运行，以增加可靠性，一套为VPN无线通信器（采用GSM网络），另一套为无线电台（433M）。两套设备分别接入一个液位传感器，将所检测的信号通过不同的无线传输方式传给水厂操作控制计算机，完成闭环控制。3.3排泥及虹吸阀控制水厂处理的预沉池、絮凝池、配水池、沉淀池分别装有排泥阀，虹吸池装有虹吸阀。排泥控