污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的運用分析與技術(shù)

污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的運用分析與技術(shù)摘要：在現(xiàn)代城市生態(tài)化發(fā)展中，工業(yè)化的進程加速導(dǎo)致多種城市污染現(xiàn)象的發(fā)生。其中的水資源匱乏以及環(huán)境污染成為人們關(guān)注的焦點。水資源問題引發(fā)了多種環(huán)境問題，使我國經(jīng)濟發(fā)展以及社會發(fā)展受到限制，無法滿足生態(tài)環(huán)境的發(fā)展需求。在污水處理工藝之中，通過應(yīng)用電氣工程自控系統(tǒng)，不僅可以提高污水處理質(zhì)量與效率，而且有效滿足居民的日常生活需求。鑒于此，本文對污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的運用與技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進行分析，希望能夠給有關(guān)人士提供一定的參考價值。關(guān)鍵詞：污水處理廠；電氣自控；系統(tǒng)1污水處理廠的有關(guān)概述污水處理廠的主要作用是將污染源排出的廢水進行強化處理，使排出的水符合標準，從而提高用水質(zhì)量，保護水環(huán)境。通常污水處理廠的處理方式可分為兩種類型，即集中與分散處理，然后將處理后的廢水直接排入城市管道或者水體之中。在廢水的處理過程中，污水處理廠通常結(jié)合生物、物理以及化學等處理方法進行污水處理，在保障污水處理最佳效果的前提下，節(jié)省投資運行費用一直是污水處理廠發(fā)展的目標。2污水處理電氣自動控制系統(tǒng)的概述污水廠電氣自控系統(tǒng)是整個污水處理系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)和核心系統(tǒng)，其技術(shù)水平直接影響了相關(guān)系統(tǒng)的工作效率和工作水平。在對污水處理自動化控制流程中，通過使用電氣自控系統(tǒng)，對不同的電氣設(shè)備進行實時監(jiān)控，將采集到的數(shù)據(jù)及時傳送到計算機之中，充分展現(xiàn)污水處理中電氣自控系統(tǒng)的控制性能。其可以對污水處理的儀表參數(shù)進行實時監(jiān)控，通過對采集數(shù)據(jù)的分析、校驗，及時發(fā)出指令，提高污水處理的有效性。3電氣自動化技術(shù)在污水處理中的必要性傳統(tǒng)的污水處理手段還存在一些問題，利用電氣自動化技術(shù)可實現(xiàn)對污水的全自動處理。電氣自動化技術(shù)無需利用過多設(shè)備，只需配備監(jiān)視器、變頻器、自動化儀表、工控機、PLC系統(tǒng)、傳感器等設(shè)備就可進行遠程操作，實現(xiàn)實時監(jiān)控。在電氣自動化技術(shù)的支持下，工作人員無需全部投入到污水處理的工作之中，只需借助這一技術(shù)就可以開展控制，提高污水處理效率和質(zhì)量。電氣自動化技術(shù)可以對配置進行優(yōu)化，使其具備完善的自動化處理功能，減少能源浪費，使資源得到充分利用。4污水處理廠電氣自控系統(tǒng)中的問題通過電氣自控系統(tǒng)的使用，可以在污水處理中實現(xiàn)低耗能、高效率的處理目的。但是，污水處理廠電氣自控系統(tǒng)在運用中，存在著一定的限制性問題，具體內(nèi)容如下：第一，在自動控制系統(tǒng)運營中，存在著測試工具不穩(wěn)定性的現(xiàn)象，例如，在污水處理中，電氣自控系統(tǒng)通過氣味檢測技術(shù)、深度除磷技術(shù)的運用可以去除污染，但是其穩(wěn)定性不能得到保證。第二，在污水處理中，系統(tǒng)中的傳感器可以發(fā)揮自身的檢測功能，但是，其中的污水量控制以及前饋控制沒有得到有效運用，為污水控制帶來限制。第三，對于一些早期建設(shè)的污水處理廠，由于自身控制水平的限制，污水的排放標準無法滿足要求，對改造工程自動控制系統(tǒng)的設(shè)計造成了負面影響。第四，電氣自控設(shè)計人員缺乏對污水處理工藝過程的整體認識，導(dǎo)致PLC控制站設(shè)置混亂，不利于現(xiàn)場調(diào)試和今后的維護。第五，在自動控制系統(tǒng)設(shè)計中，一些軟件以及儀表缺少規(guī)范性、合理性及時代性，無法與當今智慧水務(wù)的發(fā)展相適應(yīng)，影響污水處理的最終目效果。第六，對于很多污水處理廠，相關(guān)管理者沒有認識到電氣自動控制系統(tǒng)運用的價值。在污水處理廠電氣自動控制系統(tǒng)的建設(shè)中，存在著重視度不夠、投資熱情不足的現(xiàn)象，機器設(shè)備老化嚴重、水處理效果不佳，導(dǎo)致污水處理的價值性難以發(fā)揮，限制了自動控制系統(tǒng)對污水的有效處理。5電氣自控系統(tǒng)的具體運用第一，工作人員必須嚴格開展相應(yīng)的安全管理工作，特別是針對PLC與PC安裝過程中，必須確定是在斷電的情況下進行，而且必須要求控制檔位停在停止的位置上。只有在兩者安裝連接完成之后，才可以將檔位調(diào)整到運行位置。由于浮球也關(guān)系到水處理工作的開展，因此必須做好兩個浮球之間的調(diào)試。第二，設(shè)備選型。其一，電氣自控系統(tǒng)選型。在電氣自控系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備選型中，應(yīng)該結(jié)合工藝流程、廠址規(guī)模以及現(xiàn)場環(huán)境等需求特點，對污水處理廠的中央管理層上位機控制系統(tǒng)、PLC控制站以及現(xiàn)場設(shè)備等進行合適選型，以滿足污水處理過程控制的最終需求。例如，在污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的構(gòu)建中，結(jié)合以太網(wǎng)交換機選擇智能網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)，通過合理選型，加強中央管理層與PLC站控制層的通訊連接，保證信息傳輸?shù)目垢蓴_能力和實時性，提高信息處理的有效性。其二，自控儀表選型。檢測水質(zhì)儀表與檢測生產(chǎn)物理參數(shù)儀表為污水處理廠在線監(jiān)測儀表的兩大類型，其中檢測水質(zhì)儀表包括氨氮、濁度、COD和pH等檢測儀表，而檢測生產(chǎn)物理參數(shù)儀表則包括溫度、流量、壓力和液位等檢測儀表。流量儀表的種類多樣，原理也各不相同。結(jié)合污水處理廠現(xiàn)狀，對流量儀表的比較如表1所示。表1流量儀表比較有關(guān)資料表明，儀表在實際應(yīng)用中有2/3的故障是儀表選型錯誤或使用不當造成的。因此儀表類型選定后，根據(jù)污水處理廠環(huán)境、工藝以及儀表安裝特點，選擇滿足工藝參數(shù)、檢測需求、控制需求以及防護需求的具體儀表型號。第三，電氣自控系統(tǒng)在運行的過程中，進水格柵的設(shè)計，直接關(guān)系到運營的效率。通過先攔截污水中存在的固體垃圾，然后再利用超聲波液位差控制粗格柵的啟停，從而實現(xiàn)格柵能夠靈活根據(jù)污水的情況進行作業(yè)，真正實現(xiàn)污水處理的自動控制。而針對進水泵的控制，可考慮采用變頻控制的方式，通過根據(jù)水池的液位變化情況自行對水泵進行啟動和停止，讓整個污水處理結(jié)合污水的情況進行靈活調(diào)整，極大程度地保證處理的效率。第四，在電氣自控系統(tǒng)中，可以設(shè)定為采用自動控制、手動控制，半自動控制三種方式。在污水處理廠正常運轉(zhuǎn)的過程中，以全自動控制模式為主聯(lián)合另外兩種控制模式為輔的控制方法。而其中下位機通過利用以太網(wǎng)實現(xiàn)將現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)開關(guān)量以及流量、溶解氧及氮氧等儀表參數(shù)上傳至上位機，還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲存，也能讓相關(guān)工作人員及時了解相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)是否處于正常狀態(tài)。由于污水處理廠中的不同儀器、設(shè)備處于不斷運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，而在部分儀器、設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)例如累積流量、瞬時流量等，將獲得到的數(shù)據(jù)傳輸至PLC后，保證上位機數(shù)據(jù)能夠與實際獲取得到的數(shù)據(jù)相同，另外再利用PLC模塊接口對信號的采集以及控制信號的輸出進行靈活控制，進而高效實現(xiàn)對整個污水處理廠內(nèi)不同設(shè)備的靈活調(diào)整與實時控制。第五，由于污水處理廠中有多種泵類設(shè)備以及閥類設(shè)備，如果仍然沿用傳統(tǒng)的控制方法，無法最大限度發(fā)揮儀器設(shè)備的利用價值。面對傳統(tǒng)編程方法存在的局限性，可實現(xiàn)對該方法的進一步升級與優(yōu)化。通過利用基于狀態(tài)圖編程方法，實現(xiàn)的電氣自控系統(tǒng)下位機系統(tǒng)的編程，將原本復(fù)雜的動作進行細致劃分，這種方式能有效打破傳統(tǒng)編程方法的局限性，保證了各項設(shè)備均能夠處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，并且也有利于幫助相關(guān)工作人員了解儀器設(shè)備的運行狀態(tài)。6電氣自動化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用6.1對格柵的自動化控制主要包括粗細兩種格柵，這兩種格柵的作用不同。粗格柵主要是對顆粒較大的懸浮物進行處理，避免其對管道和水泵形成堵塞；細格柵主要是對比較細小的懸浮物進行處理，是對粗格柵功能的補充。通過液位傳感器檢測的水位差值與程序設(shè)定時間就可以對格柵設(shè)備進行控制，通常是利用PLC技術(shù)。進水泵通常是應(yīng)用雷達液位計對水位進行自動化監(jiān)測與控制。變頻器會根據(jù)液位的高低進行自動化調(diào)節(jié)，剩余的水泵全部為工頻軟起控制；可編程邏輯控制器會根據(jù)液位的變化情況開啟關(guān)閉工頻泵。為實現(xiàn)對進水泵房的自動化控制，就要提前編寫程序，并利用PID進行調(diào)節(jié)，這樣就可以避免對電機進行的頻繁操作，減少電能浪費，促進水泵正常運行。6.2電氣控制設(shè)備的設(shè)置污水處理廠電氣系統(tǒng)設(shè)置的常用方法有以下兩種：第一，現(xiàn)場設(shè)置，即在污水處理現(xiàn)場設(shè)置電氣控制設(shè)備，此方法可以隨時進行調(diào)整，具有一定的靈活性，還可以布置控制箱內(nèi)的各種元件，為電氣設(shè)備的檢查與維護提供了便利。但該方法也存在一些缺點，即缺乏整體性，難以對控制系統(tǒng)進行整體控制。第二，集中設(shè)置，即對所有控制設(shè)備進行集中設(shè)置，該方法為電氣自控系統(tǒng)的構(gòu)建和運行提供了條件，與此同時，有利于設(shè)備的連接和管理，降低了設(shè)備檢查與維修的難度，雖然該方法實現(xiàn)了設(shè)備的集中化，但是如果出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致整個污水處理系統(tǒng)的工作停止。對上述2種方法進行分析和研究，還是集中設(shè)置法比較好，盡管該方法存在一定的缺陷，但是該方法極大程度上減少了電纜的使用量，且集中管理比較方便，更具有優(yōu)勢，在污水處理廠的電氣設(shè)計優(yōu)化中可以采用該種方式。6.3選擇性運行濾池從此污水處理廠配置的濾池情況來說，配置了3臺規(guī)格為30kW額反沖洗風機；3臺規(guī)格為11kW反沖洗水泵。節(jié)能措施如下：第一，依據(jù)出水在線監(jiān)測設(shè)備運行數(shù)據(jù)以及水質(zhì)化驗監(jiān)測值，以二沉池出水水質(zhì)質(zhì)量達到標準為前提，停止運行高效濾池，使得設(shè)備停止運行，達到降低能源消耗的目的。第二，依據(jù)出水在線監(jiān)測設(shè)備運行數(shù)據(jù)以及水質(zhì)化驗監(jiān)測值，以二沉池出水水質(zhì)質(zhì)量達到標準為前提，保持高效濾池運行，當出水能夠達到排放標準要求并且處于穩(wěn)定水平后，停止其運行，實現(xiàn)降低能源消耗的目的。第三，選擇重點投放時間段。結(jié)合重點時間段，比如國家環(huán)保核查的前期以及節(jié)假日等，結(jié)合實際情況，運行高效濾池。此污水處理廠運行的高效濾池，共計設(shè)置了10個單體池，按照輪流反沖洗原則運行，每次運行的時間為15min，單個單體池每日進行2次反沖洗?；谶^去的運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，每年大約運行天數(shù)為230天，經(jīng)過改造后運行125天，通過數(shù)據(jù)計算得出，此單元節(jié)能空間大約為45.7%。3.4PLC與DCS的融合在電氣自動化技術(shù)中，PLC的優(yōu)勢不言而喻，而且PLC正在迅速滲透到污水處理行業(yè)中。將PLC與DCS相結(jié)合，可以使二者優(yōu)勢互補，互相協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的污水處理。由于PLC技術(shù)具有極快的響應(yīng)速度與能力，與此同時，DCS還可以進行十分復(fù)雜的運算，因此，在污水處理的過程中，即使遇到更加復(fù)雜和不可控的問題，也能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的高效、準確采集。吸取DCS精華的PLC技術(shù)能夠開展各種復(fù)雜的控制，減少外部因素對環(huán)境造成的干擾，并對出水指標進行有效控制。6.4控制系統(tǒng)的節(jié)能措施通常，污水處理廠設(shè)備的實際運行額度比設(shè)備的設(shè)計運行額度低，可見，污水處理過程中能源利用率不高，因此要采用智能化設(shè)備，提高資源利用率，保障設(shè)備高效、經(jīng)濟的運行。控制系統(tǒng)由軟件、硬件組成，因此需要其具有良好的兼容性，才能保障控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。為滿足污水處理廠的生產(chǎn)工藝和管理的要求及其優(yōu)化，需要該系統(tǒng)具有一定的網(wǎng)絡(luò)性、良好的開放性。7污水處理廠電氣自控系統(tǒng)運用的注意事項1）針對污水處理廠的進水泵，為了保證其有較高的運行效率，摒棄原有的與廠內(nèi)其他設(shè)備共同使用一個PLC和MCC的方式，直接設(shè)立出一個單獨的PLC站點和MCC。這是因為其中的進水泵作為整個處理廠中最關(guān)鍵的設(shè)備之一。在污水處理廠中，PLC站點和MCC控制的設(shè)備和儀表數(shù)量多，容易導(dǎo)致各種設(shè)備出現(xiàn)頻繁的電氣故障，PLC自身出現(xiàn)故障的概率也大。有單獨的PLC和MCC，可保障污水處理廠的進水和運行。2）加強避雷防雷設(shè)計：在污水處理廠內(nèi)及需要使用到的儀器設(shè)備類型復(fù)雜、種類繁多，因此使電氣自控系統(tǒng)內(nèi)需要鋪設(shè)多類型的線路，然而由于部分儀器設(shè)備均處于露天環(huán)境下，加上電氣自控系統(tǒng)的特征，導(dǎo)致十分容易在不良天氣情況下遭受雷擊。而為了避免因惡劣天氣帶給電氣自控系統(tǒng)的不良影響，需要注重建立完善的防雷設(shè)計。其中，針對直擊雷的防護，通過在污水處理廠的合適位置建設(shè)接閃帶和避雷針，有效避免雷擊的危害。而針對感應(yīng)雷則需要將廠內(nèi)的場內(nèi)建筑物的鋼筋金屬框架與避雷帶防雷引下線連接，盡可能降低感應(yīng)雷的影響。8結(jié)語總之，電氣自控系統(tǒng)作為整個污水處理廠中的核心系統(tǒng)之一，其技術(shù)水平直接關(guān)系整個污水處理廠對污水處理的效率與質(zhì)量。借助電氣自控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對污水處理廠內(nèi)不同的電氣設(shè)備進行實時監(jiān)控，極大程度提高了工作效率。污水處理廠在運用電氣自控系統(tǒng)開展常規(guī)運營的過程中，需要結(jié)合其實際處理情況以及合理實現(xiàn)對電氣自控系統(tǒng)的運用。另外通過注重其中的技術(shù)更新與優(yōu)化，進一步提升其控制性能。同時為保障污水處理廠電氣自控系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運營，還需要密切注意外在因素對整個系統(tǒng)帶來的不良影響，從多個方面、多個角度實現(xiàn)對電氣自控系統(tǒng)的優(yōu)化，進而保證污水處理廠穩(wěn)定運行。因此，可積極推廣電氣自動化技術(shù)，使城市污水處理水平更上一層樓，為營造良好的城市環(huán)境做出貢獻，使城市獲得更加長遠的發(fā)展。參考文獻[1]張久柱.淺析電氣自動化技術(shù)在污水處理過程中的應(yīng)用[J].時代農(nóng)機，2019，46（07）：36-37.[2]李顯君，解占孝，李斌壽.基于先進控制技術(shù)構(gòu)建智能化水泵房電氣及自控系統(tǒng)[J].通信電源技術(shù)，2018，35（8）：32-33+36.[3]安建峰.污水廠自控及儀表系統(tǒng)的技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017(18):136.[4]王建才.基于A~2/O工藝的污水處理廠電氣自控節(jié)能設(shè)計探討[J].住宅與房地產(chǎn)，2018(11):127.[5]周斌.小型城市生活污水處理廠電氣與自控系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化應(yīng)用，2017(4):48-50.[6]譚盼.污水處理廠在線檢測系統(tǒng)的運行評價[J].陜西水利，2018(5):85-87+92.[7]李小軍，郝慶福，王剛.污水處理工程儀表選型及控制系統(tǒng)設(shè)計[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016，15(5):39-40.[8]張紅.電磁流量計在污水處理廠的應(yīng)用[J].自動化與儀器儀表，2010(1):64-66.[9]朱玉敏.污水處理系統(tǒng)電氣控制自動化探究[J].內(nèi)燃機與配件，2017(24):125.[10]李坡.電氣自動化技術(shù)在污水處理過程中的應(yīng)用[J].新型工業(yè)化,2020,10(5):19-20.[11]史偉杰,卞笛.電