浅析自动控制技术在老旧水厂改造中的应用

中国西部科技2015年10月第14卷第10期总第315期中国西部科技2015年10月第14卷第10期总第315期59浅析自动控制技术在老旧水厂改造中的应用张欢（天津市公用事业设计研究所，天津300100）摘要：供水企业给水管网自动控制水平的高低对于系统运行管理是至关重要的。本文通过对天津老旧水厂自动控制水平的实地调研，给出了各水厂自动控制系统改造方案和思路。实践证明对于自动控制系统的改造，不仅满足了生产的需要，提高水厂整体管理水平，而且还创造了巨大的经济效益。关键词：水厂；自动化控制；计算机；PLC；泵站控制DOI:10.3969/j.issn.1671-6396.2015.10.0151引言1引言随着国民经济发展和人民生活水平的提高，我国城市供水事业取得了很大的发展。但是用水量不断增大与供水不足之间的矛盾也日益凸起，这就要求我们在水处理方面加大投入，淘汰落后生产工艺，满足公众对饮用水安全的要求。2天津自来水集团供水企业现状2天津自来水集团供水企业现状目前集团公司主干供水企业有三家，分别是芥园水厂、凌庄水厂、新开河水厂。它们属大型水厂，日处理能力达二百余万吨。但是各水厂生产装备工艺不尽相同，部分工艺段实现了自动化控制，大部分工艺段还较为落后，还不能摆脱手动控制和靠经验定参数的控制方法。3适用老旧水厂自动化改造的实施方案3适用老旧水厂自动化改造的实施方案3.1指导思想水厂要在自控系统建设完成后具有较高的自动化水平，关键是要将技术解决方案与用户要求和相应水厂的情况进行最佳匹配，并在建设过程中不影响系统的正常生产。这就要求系统在进行升级改造时，不是简单地将现有电气系统和设备整个更换，而是与现有电气控制和SCADA系统紧密结合，在原有系统的基础上进行建设。这样不仅能保护以前的投资，而且还能使新系统拥有最新的控制技术。3.2设计和建设的要求（1）要具有一定的前瞻性和很好的扩展性；（2）要与工厂的特殊条件相适应；（3）拥有符合生产需求的灵活性；（4）成本降至最低；（5）可对风险进行控制；（6）延长整个工厂的服务寿命；（7）减少系统供应商的数目。3.3自动控制系统技术要求3.3.1系统分三级控制（1）中控室控制系统；（2）厂区现场控制站控制系统；（3）设备本地控制系统。3.3.2控制系统的作用（1）中控室控制系统：使用两台互为冗余的上位机监控全场的运行状况，可调用本地各控制单元的全部运行信息，通过上位机的权限设置，控制现场主要设备的启/停。在工艺现场由PLC直接控制和监测生产过程。（2）厂区现场控制站控制系统:采集工艺参数和设备运行信号，并对其进行控制。（3）设备本地控制系统:通过人机界面，对系统故障给出信息提示，便于操作人员快速锁定故障位置，减少停机时间。3.4控制系统的改造方案改造后老旧水厂自动化控制系统采用三级控制模式。（1）现场就地控制箱控制模式：此时控制权限在现场就地，它的优先级最高，现场操作人员可根工程技术工程技术60据实际需求在现场进行手动控制设备启/停。一般只在现场中控室计算机故障时使用。（2）现场计算机（触摸屏）控制模式：触摸屏控制分为本地控制和远程控制方式。本地控制权限在现场计算机，其优先级低于现场就地控制箱控制模式，高于中控室控制模式。此时触摸屏可实现对系统的手动和自动控制，即根据工艺点的生产工艺要求实现受控设备自动控制。（3）中控室控制模式：远程控制权限在中控室计算机，它的优先级最低。在中控室可完成与在各工艺点现场相同的操作。并具有手动与自动控制功能。3.5泵站自动控制的技术要求泵站控制中心（MCC1）分进水泵房和送水泵房。现场泵站的操作由三级组成：（1）机旁操作箱控制；（2）泵站控制箱控制；（3）中控室控制。3.5.1进水泵房进水泵房任务：要监控进水泵房6台高压电机、水泵的运行工况以及相关的参数。泵房的控制原理主要根据二路出水管压力，同时根据吸水井水位、相关的电机柜、管道上的阀门情况相结合来开停电机。此外，每台泵都应安装有远传功能的压力计等传感器，在出水管可监测氨氮、浊度、液位信号。因此在进水需安装一套PLC现场采集设备，以保证控制设备开停信号上传中央控制室。同时安装配套触摸屏实现现场数据及远程数据共享。进水泵房PLC启停控制原理：进水泵房需设定不同规格泵的启停顺序，延迟时间，以保证进水压力稳定。首先要辨别预沉池水位高低，以决定是否需要启动真空泵。水位超过规定值，水泵则直接启动，并打开对应的出水电动蝶阀。若水位低于规定值，应打开对应抽气电磁阀，启动真空泵。当真空信号发生器发出信号，说明引水成功，关闭电磁阀，启动水泵，打开对应出水电动蝶阀。水泵若未能按程序动作，则报警。水泵电机发生故障，自动停泵，并发出故障信号。同时，备用泵自行投入运行。当接到关泵指令后，应先关闭对应出水电动蝶阀，水泵再停止运转。进水泵房主要采集参数