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解決方案
桂林市第四污水凈化廠自控系統分析及方案
作者：不詳
供稿單位： 深圳市戴思樂泳池設備有限公司
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發布時間：2008-7-16
應用領域：
| 提要:介紹了廣西第一個利用外國政府貸款興建的市政工程--桂林市第四污水凈化廠自控系統及其構成、功能、故障與報警、運行與維護等，并結合實踐，談了對引進設備的工作體會。 關鍵詞: 污水凈化廠 自控系統 分析 0 概述 為了適應桂林市城市建設和旅游事業發展對環境保護的需要，桂林市市政公用事業管理局排水工程管理處于1995年12月引進國外成套設備，建成了一座一期設計規模為10萬m3/d的現代化污水凈化廠--桂林市第四污水凈化廠(以下簡稱"四廠")。四廠是廣西第一個利用外國政府貸款興建的市政工程，廠區所有主要設備均為整機進口，設備運行及監測均可由計算機自動控制。該自動控制系統自1996年2月正式投入運行四年多以來，情況良好，達到了設計要求。 下面結合參加該系統安裝、調試及運行維護的實踐，作一粗淺分析，并就其引進工作談幾點體會。 1 系統構成 1.1 控制裝置構成 該裝置計算機監控系統為主機選用美國COMPAQ 80486計算機，分站選用法國TELEMECANIQUE TSX7型可編程控制器(PLC)的集散型自動化控制系統。軟件為采用AQUAMONITOR7平臺開發的專用軟件包。 自動檢測裝置包括電能、進水流量、pH值、溶解氧、氧化還原、回流污泥流量、剩余污泥流量及水位、水溫等八類過程自動檢測儀表，其輸出均為模擬量信號(4～20mA)。 該系統基本控制思想是：功能和危險分散，監督和管理集中。 1.2 受控對象構成 受控對象包括鼓風機、水下推進器和大部分泵共計45臺設備，其輸出狀態信號均為開關量。 1.3 系統工作原理 現場自動檢測儀表對生產中各個參數自動、連續地進行檢測，同時將信號反饋給現場PLC和中心控制室計算機，并在中控室模擬屏和計算機顯示器上顯示出來；PLC和計算機比較程序中設定的工藝參數，自動地調節某臺設備的工況(啟動、停止或調速)，從而自動滿足生產過程需要。 2 系統功能 2.1 人機界面及功能 人機界面是操作者和系統交互聯系的平臺，它直接面向操作者，是用戶認識評價一個系統的首要部分。本系統采用在DOS環境下運行的AQUAMONITOR7軟件包把圖形、文字有機地結合在一起，立體感強，操作簡便，直觀舒適。操作者可用鼠標完成對軟件的全部操作，包括菜單選擇、畫面切換、實時數據顯示、歷史數據前/后翻頁、報表生成及打印、故障查詢及復位、文件管理、參數設定等等，每頁圖形均固定有即時報警信息欄、向上翻頁、回到主菜單、打開報警顯示屏，操作人員姓名注冊顯示、故障/維修/模擬報警實時顯示等功能。本軟件包不足之處在于它采用的是英文界面，而在現在的給排水引進項目中，一般都預先提出使用中文界面軟件，外方也能滿足。 2.2 自動控制過程 (1)選定所有受控對象運行模式為自動。 (2)輸入或選擇有關模擬量上、下限值等。 2.2.1 進水泵 在全自控狀態，5＃進水泵為備用，其余4臺泵根據泵房液位高低和各自累計工作時間多少決定自動開停順序。將設定的進水泵房液位高度，如6m定為100%，2m定為0%，則液位高度在0～25%時，第1臺泵啟動，25%～50%時，第2臺泵啟動，50%～75%時，第3臺泵啟動，75%～100%時，第4臺泵啟動。反之，當液位從75%～100%降到75%以下，則1臺泵先停，隨著液位逐漸下降到0，其余3臺泵相繼停機。 2.2.2 粗格柵 進水泵前粗格柵根據設定的柵前后液位差(如ΔH＝10cm)或定時(如ΔT＝5min)開停機。 2.2.3 細格柵 進水泵后細格柵自動工作原理同粗格柵。 2.2.4 刮砂橋和砂泵 細格柵后一道工序--沉砂池刮砂橋，則根據設定的運行周期(如每隔8h啟動1次)自動控制開機，砂泵也同時運行，待砂橋在池上往返運動一個來回后，砂橋、砂泵自動停機。 2.2.5 進水流量和pH計 從沉砂池出來的污水流經巴氏計量槽，此處的超聲波流量計記錄瞬時流量和累計流量，瞬時流量如超過設定的上、下限值則報警；計量槽后的pH計可同時自動檢測進水pH值和水溫，如這兩個模擬量超出測量范圍也會報警。 2.2.6 水下推進器 厭氧池和缺氧/好氧池水下推進器設定為"自動"運行狀態后將連續運行，除非故障或手動停機。 2.2.7 羅茨鼓風機 鼓風機為污水生化處理的關鍵性設備。傳統的羅茨鼓風機旋轉活塞片呈"8"字型，存在著噪音大，出口風壓風量均為定值，不可調節之缺點。本工程共引進GM130L型羅茨鼓風機5 臺(1＃、2＃為一組，4＃、5＃為另一組，3＃風機備用)，風機活塞片側面近似呈三片夾角為120℃的橢圓，其中1＃、5＃風機設有變頻調速裝置用于調整風機的轉速，起到調節風量大小的作用。供氣干管共2根，每組風機各供1根，3＃風機兼作備用，并與2根主管連通。每根供氣干管對應1座缺氧/好氧池，PLC根據每組缺氧/好氧池出水口溶解氧計自動檢測到的溶解氧值比較決定各組風機的開、停或1＃、5＃變頻調速羅茨鼓風機的轉速，以保證池中溶解氧滿足工藝要求。 2.2.8 回流污泥泵 5＃回流污泥泵為備用，其余4臺泵工作程序同進水泵；不同的是，它們的開停除受回流污泥泵房液位高低控制外，還受進水流量大小變化控制。每臺泵在以上任一開機控制條件滿足后即可開機。反之，當兩個關機控制條件同時滿足后才會停機。 2.2.9 二沉池刮泥橋和浮渣泵 從2座缺氧/好氧池出來的泥水混合物都進入一座中心配水周邊積泥的結合井，并通過結合井將污水均勻配至4個二沉池；二沉池采用中心進水、周邊出水輻流式沉淀池，每池設1臺 2/3式機械刮泥橋和1臺依浮渣井液位高低自動開/停的浮渣泵，浮渣泵將刮泥橋上附有的浮渣刮板從池面刮入浮渣井的浮渣輸送到剩余污泥泵房。由于比重不同，在二沉池中停留一段時間的泥水混合物即進行分離，上清液溢進出水槽作為尾水排放到廠外農渠，而沉降后污泥則依自重流向回流污泥泵房。 2.2.10 剩余污泥泵 剩余污泥泵房底部通過閥門與回流污泥泵房連通，3臺剩余污泥泵依時間程序定時開機，直至將設定體積的泥、渣排至濃縮池待處理。 2.3 系統的調試完善過程 本系統有幾項功能作了較重要的改進完善。 第一項是關于水泵的自控啟動。由于外方對中國的國情不夠了解，沒有考慮到在用電高峰季節，污水凈化廠在生產中會出現停電現象，因此當送電時(特別是在雨季)，進水泵房、回流泵房的液位可能已經達到甚至超過100%。此時，5臺110kW進水泵會出現幾乎同時啟動現象，強大的瞬時啟動沖擊電流足以引起為進水泵供電的MCC2 500kVA變壓器過載跳閘；另外，5 臺160kW鼓風機和5臺22kW回流泵也會在送電后由于缺氧/好氧池中溶解氧過低和回流泵房液位超過100%，而出現幾乎同時啟動現象，這同樣會引起為它們供電的MCC3 1 000kVA變壓器過載跳閘。因此，我們要求外方將廠區所有受控對象按工藝要求設定好自動啟動順序，并為大功率設備間留有足夠的啟動間隔時間，從而圓滿解決了送電后過載跳閘現象。 原DOS子菜單被激活后，系統脫離監控狀態，供用戶在DOS狀態下完成諸如文件復制、刪除這樣的工作。對于日常值班操作工人，并不要求他們做這些工作，而這項功能出現在主菜單中，會經常引發操作工人的好奇或誤操作而激活它，這樣的弊端是在脫離監控這段時間，系統無法接收實時數據，造成數據丟失。于是我們向外方提出將"文件管理"這樣的DOS 操作功能轉移到"報表"子菜單中去。這樣一方面每天或每月可將系統自動生成的報警、報表數據庫文件完成從硬盤到軟盤的復制，并刪除那些被復制過的文件，保證硬盤空間余量；另一方面，在做這些文件管理工作時，系統可不再脫離實時監控狀態，從而保證了自動記錄數據的連續性和完整性。增加"報表"功能，同時刪除DOS子菜單，并把其"文件管理 "功能移植到"報表"子菜單中去，是對本系統自控功能所做的第二項改進完善。第三項是增加振鈴、報警功能。 四廠安排人員"三班制"值班，每班的操作人員均擔負定時取水樣和到室外巡視、運砂、除渣工作。當他們在室外時，如何及時知道有無故障呢?于是，我們安裝了一個振鈴報警系統，當有報警時，報警信息不僅出現在中控室計算機和模擬屏上，還可通過PLC給安裝于廠區中央的一個警鈴以動作信號，從而振鈴報警，這樣到室外取樣或巡視的操作人員即可迅速趕到中控室了解情況，然后酌情排除故障。該振鈴報警系統簡單、經濟、可靠，在實踐中取得了良好效果。 3 系統故障分析與報警 系統故障主要包括：現場各受控對象故障、現場自動檢測儀表故障、PLC和計算機系統故障。 現場受控對象故障最常見的是：沉砂池砂泵和二沉池浮渣泵堵塞引起跳閘報警。 一些從細格柵"漏網"的木塊、塑料制品、棉紗進入沉砂池，可將砂泵葉輪卡死，引起跳閘報警，這時只好對砂泵葉輪進行清堵，同時保證沉砂池前細格柵正常工作；進水含渣量較大時，要適當增加人工清撈次數。另外，砂橋如不按規程常開或逢暴雨天氣，污水攜帶大量泥砂進入沉砂池，均可引起泵堵。這種情況下砂泵一般還能工作，只是出水口流量很小，因此操作人員必須在現場先手動定點反復開停砂泵直至將該處砂排盡，然后再緩慢開動砂橋前行抽砂，直至將池中砂抽盡。避免泵堵的主要措施之一是按規程，視工藝具體情況勤開泵，并且砂泵運行時，操作人員最好到現場監控。 二沉池是污水凈化的最后一道工序，安裝于此的浮渣泵為何也會常堵呢?原來，當四廠運行一段時間后，從前幾道工序"漏網"的塑料制品、棉紗等在浮渣井中越積越多，終于造成泵堵。為此，我們只好采取一些補救措施，如在進渣口拉一濾網過濾較大體積的渣，定期人工清撈浮渣井等。 出現上述問題也啟示我們：在砂泵和浮渣泵選型時，要結合實際，充分考慮運行后可能出現的各種情況。 自動檢測儀表故障報警主要是由于被測參數超出測量范圍或儀表本身誤差累積造成測量值偏離真實值過多而報警。如當送電后泵房液位超過100%，可引起液位傳感器報警。另外，污水凈化廠工作環境對于一些精密儀表、探頭而言是較惡劣的，因此對它們必須定期保養，如更換探頭內標準液；經常清潔、沖洗探頭；停電超過30min后，各種探頭均需自動校準一次。 我們在實踐中曾遇到過溫度探頭測出進水水溫超過100℃而報警，這就是由于測量誤差累積從而嚴重影響了探頭的準確度造成的。 PLC與計算機系統故障，一般是因為受到打雷、閃電或大功率設備頻繁開、停機產生的沖擊電流影響而引起。為保證系統可靠工作，我們對中控室計算機采用安裝空調，電源經UPS 隔離保護；對全部自動模式下會頻繁開停的每臺160kW的鼓風機采用每組風機中變頻調速風機自動運行，另一臺風機手動控制運行的方法，這樣既能保證有穩定、充足的溶解氧供污水生化反應需要，又保證了現場PLC安全。 報警時，除了可以振鈴報警和在中控室模擬屏及計算機顯示器上顯示有關信息外，系統還可自動輸出打印報警清單；根據故障的不同，有些報警是可直接在計算機上通過復位排除的；系統每天自動將這些與報警有關的信息生成一個數據文件存放在硬盤上，操作人員可將它們定期復制到軟盤上保存。 4 系統運行與維護 該自動控制系統自投入運行四年多以來，基本能滿足工藝運行需要，保證日處理水量、水質達到設計要求。由于生產需要，本系統必須24h連續運行，因此，對設備從選型到安裝，從使用到維護管理都提出了較高要求。通過這幾年對系統運行與維護的實踐，我們有以下一些收獲： 4.1 細格柵 (1)露天安裝的鏈條式機械細格柵在使用中對日常的維護保養要求較高，運行時必須注意觀察齒耙有無卡阻、移位及異響，如發現異常需及時進行維護，否則小故障的累積會造成事故。 (2)我們使用的細格柵間高2.2m，有效水深為1.2m，內設2臺機械細格柵除污機，另設有一旁通格柵。機械細格柵除污機刮渣板為鏈條傳動，移動高達4m，增加了日常保養和故障維修的困難。實際上，這里如選用弧形格柵會更經濟、實用。 4.2 鼓風機 (1) 5臺鼓風機在運行2～3年后，隨著運行時間的增加，都不同程度地出現潤滑油內漏和外滲現象。內漏是鼓風機潤滑油滲漏到風道內，外滲是鼓風機潤滑油從端蓋結合處滲漏到機殼外面，嚴重時每天要加一次油。其原因主要是環境溫度有時超過要求苛刻的設計值，因而運行時，溫升過高，使鼓風機內油封易老化，封不住油。解決辦法是更換油封，鼓風機的各結合面重新安裝時使用耐高溫密封膠，改善鼓風機房內通風散熱條件，夏天嚴格控制鼓風機工作時間。 (2)鼓風機長時間運行后，由于振動易出現螺絲松動，嚴重時停車后用手轉動鼓風機皮帶輪有卡阻現象。解決辦法是先用千斤頂校平，再敲緊定位銷，用力矩扳手緊固螺絲，同時加強定期檢查。 為了保障本系統的正常運行，我們在合同下既向外方一次性采購了三年的備件，又要求外方承諾這三年內免費供應正常報廢的備件，這不失為明智之舉。 5 引進工作體會 (1)在排水設備引進工作中，節約能源是要考慮的一個主要問題。我處每年的電費占全部運行經費的一半以上，可見水泵的節能在整個國民經濟中占有舉足輕重的地位。 (2)在引進設備同時，要考慮有計劃引進和消化吸收先進的設備管理、維修技術，作好對操作人員和技術人員的培訓工作，是順利接管引進設備不可忽視的一環。另外，要預先準備好必需的專用工具，根據維修情況自制專用工具也是在所難免，特別注意維修中拆卸安全，避免野蠻拆卸損壞機件。 (3)進口設備選型要注意中外國情差別，并要考慮設備長期的運行維護和備品備件來源，盡可能實現備件國產化。 (4)引進設備的同時，還要引進先進的管理，如合同、技術資料管理、設備安裝施工管理、工藝生產管理等。對個別因外方責任沒有按期完成調試的設備，除限期要求其完成調試，該設備擔保期順延外，注意運用索賠權利來減少經濟損失。(楊建輝) ○作者通訊處：541002 桂林市中山南路226號 桂林市排水工程管理處 電話：(0773)3843373 28323231673 |
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