某自來水公司系統(tǒng)改造工程技術(shù)方案

某自來水公司系統(tǒng)改造工程技術(shù)方案一.引言自來水廠的制水過程是從水源地取水經(jīng)輸水管網(wǎng)至水廠，處理達(dá)標(biāo)后通過配水管網(wǎng)送至用戶。水廠最大的特點(diǎn)是地域極為分散，通常水源地、補(bǔ)壓井、測壓點(diǎn)距離廠區(qū)幾公里甚至幾十公里，這樣就造成控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)分散，此外，控制功能也具有分散性，如各配水泵、水源井能分別地互不影響地進(jìn)行手動起?？刂?以及水廠的加氯加藥系統(tǒng)的自動控制，如果整個系統(tǒng)用手動來控制需要大量的人力，而且容易造成能源的浪費(fèi)（電力.水資源），為了節(jié)省人力，降低制水 成本，整個系統(tǒng)應(yīng)是無人值守，操作人員只要在中控室對整個水廠進(jìn)行集中監(jiān)控。 二. 某水廠的特點(diǎn) 某市自來水廠是以地下水為水源的水廠，供水能力為10萬噸/日，水從若干個深井泵抽出后到澄清池沉淀，經(jīng)加氯加藥后送到蓄水池，最后由送水泵送往配水管網(wǎng)，配水管網(wǎng)設(shè)有遠(yuǎn)端壓力測量點(diǎn)。整個水廠有五個分廠組成，在這五個水廠里以四號水廠為主，正常情況下由四號水廠供應(yīng)市民用水，當(dāng)用水高峰，四號水廠不能滿足用水要求時(shí)，啟動一個分廠或幾個分廠來補(bǔ)水以保證正常供水，當(dāng)用水量少時(shí)就停止補(bǔ)水。就目前各水廠的控制情況來看，各水廠之間距離遙遠(yuǎn)相互獨(dú)立，如果需要補(bǔ)水時(shí)必須通過人工手動啟動送水泵及深井泵，這種操作方式會造成供水壓力滯后，影響供水質(zhì)量。當(dāng)用戶用水量減少時(shí)，也是人工手動停泵，造成短時(shí)供水壓力過大，同時(shí)停泵滯后，浪費(fèi)能源。如果整個過程由人工來實(shí)現(xiàn)需要消耗大量的人力物力，同時(shí)對電能和水資源的浪費(fèi)也很大。三水廠對控制系統(tǒng)的要求1. 分散性。I/O點(diǎn)距離廠區(qū)幾公里甚至幾十公里，這就要求控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程通訊控制功能。 2.集中監(jiān)控。操作人員可以在中央控制室對整個水廠的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控， 記錄故障發(fā)生的有關(guān)信息以及打印報(bào)表等。3.小型化、集成化。以水源井為例，泵房內(nèi)通常有一口或兩口井，對一臺或兩臺泵的控制點(diǎn)數(shù)很少。因此為了降低系統(tǒng)造價(jià)，控制系統(tǒng)需要小型化、低成本，無線通訊功能的控制系統(tǒng)可以滿足要求。4.可靠性。水廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到千家萬戶，所以從控制系統(tǒng)的硬件質(zhì)量、軟件設(shè)計(jì)等各個環(huán)節(jié)都必須是高可靠性的。5.可維修性。系統(tǒng)在軟件和硬件方面具有強(qiáng)大的故障自診斷功能，方便工程師對系統(tǒng)故障進(jìn)行快速維護(hù)處理。四某水廠改造控制系統(tǒng)構(gòu)成1、控制系統(tǒng)硬件：我們針對水廠制水過程的特點(diǎn)和對控制系統(tǒng)的要求，為了降低系統(tǒng)造價(jià)，控制系統(tǒng)小型化、低成本、高可靠性的要求，選用美國MDS公司的SCADA系列無線通訊功能的數(shù)字電臺，作為遠(yuǎn)距離數(shù)字傳輸設(shè)備，它性能穩(wěn)定、工作可靠、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)(50公里)等特點(diǎn)，廣泛用于油田、水廠、電力、鐵路、交通、工業(yè)控制等數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)中。控制系統(tǒng)決定采用美國羅克韋爾(AB)公司的可編程控制器。，每一個分水廠都用一個AB公司的中型PLC SLC5/04實(shí)現(xiàn)整個水廠的自動控制，包括配水管網(wǎng)壓力的讀入，然后跟設(shè)定壓力比較后輸出一個模擬信號控制送水泵變頻器的運(yùn)行頻率，加氯系統(tǒng)的控制以及沉淀池、蓄水池的液位等控制。每一個深井泵站用經(jīng)濟(jì)的微型可編程控制器MicroLogix1000（AB）實(shí)現(xiàn)其啟?？刂埔约捌渌?lián)鎖功能無線通訊方式。PLC通過其標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口與數(shù)傳電臺相連來實(shí)現(xiàn)無線通訊，電臺選用美國MDS公司數(shù)字電臺。美國MDS公司的SCADA系列數(shù)字電臺提供標(biāo)準(zhǔn)R232接口，可直接與計(jì)算機(jī)、PLC、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達(dá)19200bps,無中轉(zhuǎn)站的通訊距離達(dá)50公里以上。無線通訊示意圖見圖1。 圖1 無線通訊示意圖2、監(jiān)控系統(tǒng)及組態(tài)軟件：水廠的人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選用研華586工控機(jī)，RSView32 ADS組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)了對整個水廠的遠(yuǎn)程監(jiān)控。上位機(jī)通過以太網(wǎng)與4#水廠的上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊連接，實(shí)現(xiàn)對4#水廠的監(jiān)控。上位機(jī)通過無線電臺與1#，2#，3#以及清泉水廠的PLC通訊，操作人員可在中央控制室對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，公司經(jīng)理、廠長坐在辦公室也可以監(jiān)控水廠的運(yùn)行情況。RSView32是羅克韋爾自動化軟件公司采用開放技術(shù)，以MFC（微軟基礎(chǔ)級）、DCOM（分布元件對象）組件技術(shù)為基礎(chǔ)的人機(jī)監(jiān)控軟件，是第一個在圖形顯示中利用ActiveX、VBA、OPC的MMI產(chǎn)品，提供了監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集等全部功能，是一個使用方便可靠性高的監(jiān)控軟件，如圖2所示。 圖2 中控室與4#水廠的有線通訊 控制系統(tǒng)的功能。在控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)上，各配水泵、輸水泵相互之間既可以在自動控制方式運(yùn)行，也可以在手動控制方式下運(yùn)行。各配水泵、輸水泵通過控制柜上的選擇開關(guān),可以選擇就地控制方式和遠(yuǎn)程控制方式，遠(yuǎn)程控制是通過PLC控制水泵啟停，就地控制是用控制柜或現(xiàn)場操作箱上的按鈕控制水泵啟停。當(dāng)PLC處于編程狀態(tài)或出現(xiàn)故障時(shí)可以采用就地控制方式，就地和遠(yuǎn)程控制方式相互切換不會影響水泵的運(yùn)行。水廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到千家萬戶，所以我們從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟硬件產(chǎn)品質(zhì)量到控制程序編制等各個環(huán)節(jié)都是高可靠性的，系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件具有強(qiáng)大的故障自診斷功能，方便工程師對系統(tǒng)故障進(jìn)行分析和快速處理的能力。 五、送水泵變頻技術(shù)改造商丘自來水公司原有小型水廠4個，其送水泵容量如下 1#水廠 送水泵 37kw255kw 2#水廠 送水泵 75kw2132kw55kw 3#水廠 送水泵 75kw2132 kw2 清泉水廠送水泵 75kw2132 kw24#新建水廠取黃河水，控制設(shè)備較先進(jìn)，采用施耐德自動化控制設(shè)備，送水泵280kw3、10kv 。對4個水廠的送水泵進(jìn)行變頻節(jié)能改造。4個水廠中選其中最大的一臺改造成變頻調(diào)速系統(tǒng)，具體為 1#水廠送水泵 55kw 2#水廠送水泵 132kw 3#水廠送水泵 132kw 清泉水廠送水泵 132kw考慮到各分廠送水泵的實(shí)際情況，一般采用一拖二方式，如圖3 所示。 圖3 變頻改造主電路方案新舊系統(tǒng)可以互為備用，在變頻器故障時(shí)，可以切換到原系統(tǒng)繼續(xù)工作。系統(tǒng)設(shè)置了必要的電氣聯(lián)鎖、儀表信號顯示等，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。各分廠送水泵的控制 遠(yuǎn)程控制由中央控制室發(fā)出指令，經(jīng)無線數(shù)字電臺發(fā)出信號，泵站PLC接受信號后，控制送水泵的起仃或切換。 就地控制在泵站電控柜上進(jìn)行送水泵的起仃或切換控制。變頻器選用ABB公司的ACS600型高性能變頻器。與變頻器成套的空氣斷路器，接觸器等采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，安裝于一個電控柜內(nèi)。設(shè)置壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，節(jié)約電能。 送水泵進(jìn)行變頻改造后，節(jié)能效果好，節(jié)電率一般在3040%，變頻改造的投入一般在一年內(nèi)可以收回。六、結(jié)論1、 設(shè)置中央控制室對