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现代自来水厂自动化控制系统的研究与实现
姓名:王鼎顺
第1 章绪论
水厂自控系统简介
水厂制水工艺流程
各个水厂根据实际情况,其工艺流程千差万别,设备有增有减,但基本的流程相似, 所示。
图中主要分为以下几个工艺过程:
(1)取水:通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入净水厂。
(2)药剂的制备与投加:按工艺要求制备合适的混凝剂,并投入混凝剂及氯气,达到混凝和消毒的目的。
(3)混凝:包括混合与絮凝,即源水投入混凝剂后进行反应,并排出反应后沉淀的污泥。
(4)平流沉淀:与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池,以便悬浮颗粒沉淀,并排出沉淀的污泥。
(5)过滤沉淀:水通过颗粒介质(石英砂)以去除其中悬浮杂质使水澄清,并定时反冲洗石英砂。
(6)送水:多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水管网。
水厂自控系统组成
自来水厂的工艺特点是各工艺单元既相对独立,同时各单元之间又存在一定的联系。正因为各工艺单元相对独立,因此通常将整个工艺按控制单元划分,主要包括:取水泵房自动控制系统、送水泵房自动控制系统、加矾自动控制系统、加氯自动控制系统、格栅配水池控制系统、反应沉淀池控制系统、滤池气水反冲洗控制系统、配电控制系统、水厂中央控制室自动化调度系统,这些工艺单元内设备相对集中。根据这些特点,自控系统较多采用PLC+IPC的集散控制系统(DCS)模式。
采用PLC+IPC 系统的水厂自动化控制设计一般采用多主站加多从站结构,能够较好的满足国内水厂自动化的监控、保护要求。控制点分布在水厂内不同的位置,采用就近控制原则,在设备集中区分别设置不同的
PLC 站对该区域设备进行监控,再通过通讯网络,各PLC 站之间进行数据通讯,实现整个水厂的自动化控制。在控制单元内,PLC 站实现对该单元内设备的自动控制。这样的优点是使控制系统更加可靠,当某一控制单元发生故障时不会严重影响其它单元的自动运行,同时由于单元内控制设备、检测仪表就近相连,减少了布线成本。
一般根据土建设计,将水厂自动化控制系统按设备位置情况及功能进行组织,分为如下一些控制站点。
(1)中央控制室站点:对整个系统进行监控和调度,同时留有四遥(遥测、遥信、遥调、遥控)系统接口,与上层管理系统进行通讯。
(2)配电室控制站点:对高压及低压配电系统进行监控。
(3)取水泵房控制站点:取水泵、真空泵、潜污泵及轴流风机等进行监控。
(4)送水泵房控制站点:对送水泵、潜污泵等进行监控。
(5)格栅配水池控制站点:对快开排泥阀、格栅液位、格栅除污机、螺旋输送机等进行监控。
(6)反应沉淀池控制站点:对快开排泥阀、刮泥机进行监控。
(7)滤池公共部分控制站点:对反冲洗公共部分(反冲洗泵、鼓风机、干燥机及相关阀门)进行监控。
(8)滤池控制站点:根据单格滤池数量进行配置,每格滤池一个,对单个滤池设备进行监控。
(9)加矾控制站点:对加矾、自动配矾系统进行监控。
(10)加氯控制站点:对加氯系统进行监控。
在实际工程当中,当控制站点较近时,可以将某些站点合在一起,根据功能及控制规模大小,有些站点可以设为从站或远程站点。例如长沙榔梨水厂自控系统中,根据实际情况,按照功能分为5 大块:即取水泵房控制系统,加矾、加氯和格栅配水控制系统,滤池及反冲洗设备控制系统,送水泵及设备控制系统,中央控制室等。
我国自来水厂自动控制的现状
我国自来水厂的自动化工作起步较晚,但发展很快。从六十年代简单的水位自动控制发展到七十年代采用热工仪表和集中巡检装置,八十年代以后随着的整体提高,使水厂进入了大规模的发展年代,特别是随着外资的引入,大量国外先进的自动化控制技术与设备进入我国,建成了一批全引进的水厂,使我也快速提高。
由于历史和现实的原因,我衡。大中城市水厂,特别是发达地区大型水厂的自动化程度很高,而小城市和城镇水厂,特别是落后地区小型水厂的自动化程度较低,甚至还是空白。在一些已实现自动化的水厂中,虽然自动化系统和设备与其他行业,如化工、电力等相比并不差,甚至更先进,但是,其功能并未充分发挥出来。有的自控系统从未运行过,一直处于闲置状态;有的运行一段时间后变为了手动,甚至处于瘫痪状态,造成了自动化系统和设备的极大浪费。
国内实现水厂自动化控制的方法主要是新建和扩建工程。大型水厂建设项目依靠引进外资和全套技术设备,水厂工艺自动化水平高,但设备和控制系统投资很大。中小水厂自动化的设计、工程服务以国内为主,但系统中关键技术和设备仍以引进国外产品为主,在设备选型及工程服务上采取
“土洋结合”的办法。这种“土洋结合”的办法不