国家及农业刊物自动化生产监控系统在铁西水厂的应用

发布时间：2014-08-29 15:37:15更新时间：2014-08-29 15:38:07 1

　　铁西水厂是一座全自动化水厂，是邯郸市城市供水最主要水厂之一。设计日供水能力20万立方米，分两期建设：一期工程1998年7月竣工投产，设计供水能力10万立方米/日;二期工程2005年5月竣工投产。水厂以岳城水库水为水源，原水水质属国家环境质量Ⅱ类水体，出厂水达到或超过国家饮用水卫生标准。

　　摘要介绍铁西水厂自控系统的功能、特点和应用效果。该系统规模大，监控数据多控制复杂，在供水行业中处于领先水平。自1998年投入使用以来系统运行稳定可靠，效果良好。

　　关键词 国家及农业刊物,供水工艺,PLC,中控室主机,自控系统

　　1 供水工艺

　　根据水源水质及城市供水水质标准，铁西水厂采用常规水处理工艺，净水工艺流程如下。

　　原水→加药(聚合氯化铝)→静态混合器→配水井→机械搅拌反应池→平流沉淀池→V型滤池→加氯消毒→清水池→吸水井→送水泵房→城市管网

　　2 铁西水厂计算机自控系统

　　铁西水厂计算机自控系统采用GE公司及其先进的主控软件，实时监控水厂所有生产设备的运行状况。

　　铁西水厂自控系统可以分为就地手动、远程手动和远程自动。就地手动是基本的控制方式，操作者都在现场操作，实现手动操作运行;远程手动是操作者在PLC 或中控室计算机上进行的对设备的操作，实现了异地手动操作运行;远程自动是操作者不参与设备操作，这些由计算机自控系统来完成。

　　3 现场控制站的自动控制功能

　　3.1 加药间加氯间控制站PLC1(包括反应池、沉淀池)

　　1)加聚合氯化铝控制。可采用流量比例和SCD反馈两种方式来控制投加量。流量比例控制是由流量参数和加药设定值共同控制，首先确定加药设定值，加药量完全由流量控制，呈线性关系;采用SCD反馈来控制投加量，在系统中加入了一个反馈控制量，PLC1可以根据这个反馈通过变频器调整加药投加量，SCD流动电流检测仪反馈系统的特点是在线监控混凝效果，快速响应水质变化改善出水水质，可降低药耗，运行成本低，保证水质。

　　2)加氯控制。可采用滤后水流量作为反馈量按流量比例投加和检测清水池余氯反馈值在系统中修改余氯设定值来控制氯气投加量。加氯间安装漏氯报警仪和漏氯吸收装置，少量漏氯时来自气体探测仪的报警传至PLC，启动排风扇。大量漏氯时声光报警启动，关闭排风扇启动漏氯吸收装置。

　　3)反应池、沉淀池。可在PLC1调整三级机械搅拌反应池的搅拌器转速，改变每级反应池的速度梯度，以达到最佳的反应效果;可设定平流沉淀池刮泥车的运行速率或沉淀池泥位计将池底部泥浆通过吸泥泵排出。

　　3.2 1#滤站控制站PLC2

　　1#滤站控制站全套引进瑞典自动控制设备，整个系统由一台PLC2来进行控制，简化了系统结构并提高了可靠性。

　　1)滤池过滤控制。滤池的工作状态有两种：过滤和反冲洗，过滤状态由滤池液位计和压差计测出滤池的水位和水头损失，将这些参数传送到PLC2，经运算后由PLC2调整清水出水阀门开度调整滤池的进水和出水保证恒水位过滤。

　　2)滤池反冲洗控制。

　　①滤池反冲洗周期。滤池的反冲洗有三种信号控制：过滤时间超过设定值、水头损失达到设定值、手动强制反冲洗。

　　②反冲洗程序。

　　气冲洗阶段：先关闭进水闸版，将水位降至规定液位时，再关闭清水出水阀门，打开反冲洗排水阀门，开启鼓风机，打开反冲洗进气阀门，气洗时间3～5 min。

　　汽水混冲洗加表面扫洗：先打开进水闸版至半开状态，启动反冲洗水泵，再打开反冲洗进水阀门，开始汽水混冲洗加表面扫洗，时间4～8 min。

　　水冲洗加表面扫洗阶段：关闭反冲洗进气阀门，再停鼓风机，然后开始水洗加表面扫洗，时间3～5 min。

　　蓄水恢复过滤阶段：先关掉反冲洗排水阀门，进水闸板打开，打开排气电磁阀，然后在水位达到95 cm时，关反冲洗进水阀门，再停反冲洗水泵，关闭排气电磁阀门，缓慢开启清水出水阀门正常过滤。

　　3.3 2#滤站控制站PLC3

　　2#滤站控制系统由1个公共PLC3和6个滤池PLC107-PLC112组成，2#滤站的配置和控制过程与1#滤站基本相似。区别是2#滤站气冲洗时开两台鼓风机，开反冲洗进气阀门之前先打开旁通阀门泄压，水冲洗时开两台反冲洗水泵。

　　3.4 送水泵房控制站PLC4

　　送水泵房为半地下式结构，安装有5台瑞典ABS公司的卧式离心泵和3台上海KSB公司的卧式离心泵，其中有2台泵(3#和7#)采用高压变频控制，可根据设定的压力自动调节运行频率，进行闭环控制，也可按照设定的频率开环运行。

　　配电室安装有8台ABB公司高压控制柜，LK公司多米诺低压配电柜，低压配电分动力和照明系统，当出现变频器故障、电机电流过流、低电流、低电压、三项线圈超温、漏电、三项电流不平衡、轴温过高、过载等情况时PLC4会提示报警跳闸。

　　送水泵房的控制分为就地控制和远程手动控制，泵房机泵自动运行是根据出厂压力来控制，邯郸市供水是多水源供水，即铁西水厂的出厂压力是受市内管网压力影响的，远程自控不适合运行管理。

　　3.5 污泥处理控制站PLC5

　　PLC5现场控制站用于污泥处理系统的工艺参数、电气参数、设备状态的采集，根据工艺过程要求对主要设备及相关阀门进行控制。

　　3.6 中控室监控站(主机1、主机2、大屏控制、闭路监控)

　　中控室主机通过系统网络通讯对各生产设备运行完全自控并监控各工序生产运行情况，中控室主机向各构筑物PLC发出指令，PLC根据中控室的运行计划指令自动控制各单项构筑物的执行机构，现场安装的自动化仪表将原水浊度、原水流量、PH值、水温、滤前滤后浊度、出厂压力、出厂流量、出厂水浊度及余氯等各项参数自动传送到中控室主机上，经计算整理后输出到执行端PLC进行控制，并对其进行定时刷新，实现实时动态显示。

　　中控室监控站主要负责水厂生产工艺控制，厂区的安防闭路监控，作为水厂生产的调度中心，可对各监测点的工艺参数集中检测并用数据显示，主要具有以下主要功能：连续监测和自动记录，生产设备报警处理、介面操作、数据记录保存、参数调整、历史曲线的查询和恢复规程、数据备份、生产和水质报表产生、大屏运行及维护、与公司调度的信息联系、上传下达、操作控制功能。

　　3.7 工程师站

　　工程师能在工程师工作站上更改文件信息，在线输入和编辑历史数据，更改设备运行程序。输入外部产生或遗漏的信息，编辑历史数据重新计算，同时也具有对设备的运行操作控制

　　功能。

　　4 控制系统的特点

　　铁西水厂计算机自控系统是以PLC为核心控制部件，集计算机、闭路电视和无线电通讯技术为一体的综合型控制系统，它具有以下特点。

　　1)该系统具有“就地控制、现场监控子站PLC控制、中控室远程控制”由高到低的三级控制，保证了生产设备稳定运行。

　　2)具有完善的数据统计功能，中控室的主机连续监测监控子站上传的数据信息，及时发现和记录事故情况并报警提示，减少了事故发生率。

　　3)PLC系统的核心是微处理器，控制通过软件来实现，修改软件可直接改变控制要求。

　　4)维修方便，维修监控子站PLC时不影响其他部分PLC的正常运行。

　　5)应用无线电通讯技术解决了水厂控制网络和公司调度管理网络的互联问题。

　　5 应用效果

　　计算机自动控制系统自1998年投入运行以来稳定可靠、经济实用，保障了给水系统安全，优化生产运行有效的降低了生产成本，提高了企业的劳动生产效率，取得了良好的经济效益和社会效益。