仙桃市小城鎮(zhèn)污水廠電氣及儀表、自控工程設(shè)計(jì)

唐欽

摘要：針對仙桃市小城鎮(zhèn)污水廠電氣及儀表、自控工程設(shè)計(jì)，分析了小型污水廠電氣及儀表、自控工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：仙桃市小城鎮(zhèn)；小型污水廠；電氣及儀表、自控工程設(shè)計(jì)

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.06.094

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，但相對城市而言，城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍然較為落后。隨著城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)人口日益增產(chǎn)，城鎮(zhèn)排水量增大，導(dǎo)致鎮(zhèn)內(nèi)河水變黑，河中淤積黑臭污泥，魚類減少，嚴(yán)重影響了城鎮(zhèn)人民的生活和城鎮(zhèn)形象。

作為城市基礎(chǔ)設(shè)施，污水處理廠工程的建設(shè)是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益同步發(fā)展的迫切需求，污水處理系統(tǒng)的完善與否與本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和繁榮息息相關(guān)。污水處理廠及其配套管網(wǎng)的實(shí)施不僅將使鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)入水體的污水量大為減少，有效控制水體污染，而且對進(jìn)一步改善水質(zhì)、促進(jìn)城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展具有顯著意義。

1小型污水廠概述

小城鎮(zhèn)污水廠根據(jù)相關(guān)工藝認(rèn)證，一般建設(shè)規(guī)模為2000～5000m3/d。本次以仙桃市陳場鎮(zhèn)新建污水處理廠4000m3/d舉例，主要設(shè)計(jì)構(gòu)筑物包括有：粗格柵、調(diào)節(jié)池及進(jìn)水提升泵房，細(xì)格柵、平流沉砂池、CAST池，混凝池，纖維轉(zhuǎn)盤濾布濾池、接觸消毒池及巴氏計(jì)量槽，鼓風(fēng)、脫水、加藥及配電間。

2小型污水廠電氣設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1用電負(fù)荷

仙桃市陳場鎮(zhèn)新建污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為4000m3/d，根據(jù)《小城鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)148-2010）規(guī)定，污水處理廠屬第II類小城鎮(zhèn)污水處理廠，其用電負(fù)荷等級為三級。

根據(jù)相關(guān)設(shè)備資料，采用需要系數(shù)法計(jì)算，污水處理廠10kV側(cè)計(jì)算負(fù)荷約為75.1kW/79.1kVA。負(fù)荷計(jì)算見表1。

2.2供配電設(shè)計(jì)

根據(jù)用電負(fù)荷等級及計(jì)算負(fù)荷的相關(guān)數(shù)據(jù)，污水處理廠設(shè)計(jì)采用單回10kV電源，設(shè)桿上變電站一座。10kV側(cè)采用線路-變壓器組接線，安裝125kVA桿上變壓器一臺，變壓器負(fù)荷率約為62%。

污水處理廠設(shè)低壓配電室一座，與鼓風(fēng)機(jī)房合建，380V低壓配電系統(tǒng)采用單母線接線，采用GGD型固定式低壓開關(guān)柜，單列布置，并預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展時(shí)設(shè)備安裝位置。廠內(nèi)配電方式以放射式接線，由低壓配電室向全廠各用電設(shè)備或構(gòu)筑物配電。

2.3節(jié)能設(shè)計(jì)

變電所的位置靠近負(fù)荷中心，并輔之合理選擇線路路徑，縮短線路長度，以及合理確定導(dǎo)線截面，以降低配電線路損耗。

變壓器選用S11系列新型節(jié)能型電力變壓器，變壓器的容量按實(shí)際負(fù)荷接近設(shè)計(jì)的最佳負(fù)荷確定，以降低變壓器運(yùn)行損耗，提高變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益采用自動(dòng)無功功率補(bǔ)償提高配電系統(tǒng)功率因數(shù)cosΦ的措施，降低配電損耗。

選用高效節(jié)能燈具（如LED燈具）。

3小型污水廠儀表、自控工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.1檢測、控制儀表

根據(jù)水質(zhì)檢測要求及污水廠工藝過程控制需要，按工藝流程配置必需的檢測儀表，如：溶解氧檢測儀、污泥濃度檢測儀、Ph/溫度計(jì)、COD檢測儀、氨氮檢測儀、超聲波液位計(jì)等工藝檢測儀表。這些過程檢測儀表檢測參數(shù)主要有：

a：進(jìn)廠水：流量，PH值，COD，氨氮

b：提升泵房：液位

c：CAST生物池：液位，溶解氧，污泥濃度

d：濾池、混凝池：液位

e：出廠水：流量，PH值，COD，氨氮

儀表一般要求：現(xiàn)場儀表應(yīng)具有多參數(shù)檢測、在線式連續(xù)檢測、自動(dòng)運(yùn)算、線性校正、自動(dòng)溫度補(bǔ)償、現(xiàn)場數(shù)字顯示、故障診斷等智能化功能。儀表檢測信號設(shè)計(jì)采用4～20mA模擬量輸出。

儀表的選型原則主要考慮儀表的穩(wěn)定性、可靠性和性價(jià)比，選擇技術(shù)成熟、測量可靠精確、便于水廠設(shè)備管理及維護(hù)、使用壽命長的儀器儀表。

3.2自動(dòng)控制系統(tǒng)

根據(jù)建設(shè)規(guī)模、工藝要求、工藝裝備情況、管理水平等因素，按簡單適用、安全可靠的原則，合理選擇污水處理廠的控制方式。廠內(nèi)控制系統(tǒng)按照“人工控制為主，自動(dòng)控制為輔”的原則，采用自動(dòng)控制與人工控制相結(jié)合的模式。根據(jù)本廠區(qū)總體布局和工藝流程的特點(diǎn)，本項(xiàng)目配置簡單的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以及相應(yīng)的儀表檢測設(shè)備，對污水處理主要工藝流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度管理。

污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用由“上位機(jī)+PLC+現(xiàn)場控制單元”構(gòu)成，PLC控制站與上位機(jī)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，PLC控制站與現(xiàn)場控制單元之間采用總線形式通訊。整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)分三層，即：

生產(chǎn)管理層：由值班室的計(jì)算機(jī)構(gòu)成，通過工業(yè)以太網(wǎng)從現(xiàn)場的PLC獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)記錄。其主要功能為：系統(tǒng)組態(tài)及監(jiān)控、程序管理及指令設(shè)置、污水廠工藝流程（動(dòng)態(tài)）及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警顯示及處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及生產(chǎn)報(bào)表生成打印、生產(chǎn)管理及調(diào)度。

車間控制層：由現(xiàn)場的PLC控制站構(gòu)成。全廠設(shè)配電間、CAST生物池共兩個(gè)控制站。各個(gè)PLC控制站實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的生產(chǎn)自動(dòng)化控制與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集。

現(xiàn)場控制層：由各獨(dú)立運(yùn)行的成套設(shè)備控制系統(tǒng)構(gòu)成，通過現(xiàn)場控制總線連接PLC控制站，與多功能電力儀表采用支持ModBus通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊，降低設(shè)備故障對系統(tǒng)的影響。

污水水廠控制方式分三級，即：第一級：值班室上位機(jī)遠(yuǎn)程控制；第二級：PLC自動(dòng)控制；第三級：現(xiàn)場就地手動(dòng)控制，為保證安全，現(xiàn)場就地手動(dòng)控制為最高級別控制方式。各PLC控制站及現(xiàn)場控制單元既能聯(lián)網(wǎng)在線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、信息共享，又具有相對獨(dú)立，互不牽制。保證系統(tǒng)具有較高的可靠性。

4結(jié)語

小城鎮(zhèn)污水處理廠建議采用桿上變電站供電，采用GGD型固定式低壓開關(guān)柜配電方案，能夠減小投資、節(jié)省占地、方便施工。建議采用小型PLC、減少PLC控制站、合理設(shè)置工藝檢測儀表，能夠節(jié)省人工、減小投資，達(dá)到經(jīng)濟(jì)建設(shè)、合理優(yōu)化的目的。

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