水利工程論文-中小型水廠自動(dòng)化技術(shù)改造的實(shí)踐與體會(huì).docVIP

水利工程論文-中小型水廠自動(dòng)化技術(shù)改造的實(shí)踐與體會(huì)摘要：本文介紹了振華水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成與功能，著重論述了改造前后凈水工藝控制方式的變化，并就自動(dòng)化生產(chǎn)運(yùn)行一年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出對(duì)中小型水廠自動(dòng)化技術(shù)改造的一些體會(huì)。關(guān)鍵詞：中小型水廠技術(shù)改造自動(dòng)化控制體會(huì)一、振華水廠簡(jiǎn)介振華水廠于1994年底投產(chǎn)，規(guī)模：6萬立方米日，屬中型水廠，擔(dān)負(fù)著開平市城區(qū)大部的自來水供應(yīng)，其供水水質(zhì)及安全性對(duì)整個(gè)城區(qū)都有著重要的影響。工藝流程：該廠生產(chǎn)控制方式為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制方式，投藥、加氯的準(zhǔn)確度、連續(xù)性，濾池反沖洗、二級(jí)泵站供水的安全可靠性都受到相當(dāng)大的制約。為適應(yīng)城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃要求及人們對(duì)水質(zhì)和供水安全性要求的提高，1999年5月我水司與有關(guān)高?？蒲腥藛T及自控專業(yè)公司合作對(duì)該水廠進(jìn)行了自動(dòng)化改造。經(jīng)改造后的生產(chǎn)實(shí)踐證明，效果相當(dāng)不錯(cuò)，說明中型水廠自動(dòng)化改造是必要和可行的，具有一定的推廣價(jià)值。二、自控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)思路2.1系統(tǒng)組成本自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由中央控制室兩臺(tái)計(jì)算機(jī)（Pentium/450，內(nèi)存96M）、模擬屏及現(xiàn)場(chǎng)兩套PLC（SIMATICS7300，CPU314）組成，控制規(guī)模DI160點(diǎn)、DO96點(diǎn)、AI24點(diǎn)和AO12點(diǎn)。采用DCS（DistributeControlSystem）系統(tǒng)，為中央控制室集中監(jiān)控、PLC分散控制和現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)手動(dòng)控制的三級(jí)控制。PLC軟硬件主要由西門子公司提供，使用WindowsNT4.0操作系統(tǒng)構(gòu)成CS結(jié)構(gòu)，分別以STEP7和WinCCV4.0為編程與監(jiān)控軟件。整個(gè)系統(tǒng)采用MPI多點(diǎn)接口網(wǎng)絡(luò)，PLC框架采用內(nèi)部總線，PLC與計(jì)算機(jī)之間采用RS485通訊接口，兩套PLC站通過專用雙絞線聯(lián)接，如圖1所示。其中，二級(jí)泵站PLC監(jiān)控泵站電機(jī)、水泵、真空泵及閥門工作狀態(tài)，監(jiān)測(cè)調(diào)速泵頻率、運(yùn)行時(shí)間、電流、電壓、電源有功功率、耗電量、機(jī)泵閥開關(guān)量狀態(tài)及出廠水水質(zhì)指標(biāo)；而中控室PLC同時(shí)監(jiān)控加礬、加氯、過濾、反沖洗和反沖洗水池補(bǔ)水系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行工況，監(jiān)測(cè)混合SCD值、濾后水余氯及原水水質(zhì)指標(biāo)。2.2系統(tǒng)功能監(jiān)視功能模擬屏以直觀的表達(dá)方式，通過色彩和動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)，形象表示出制水生產(chǎn)全過程。監(jiān)控計(jì)算機(jī)可以對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行全面監(jiān)控，并對(duì)投藥、加氯、濾池及送水泵站各系統(tǒng)以立體圖和平面圖表現(xiàn)相應(yīng)的工藝流程、設(shè)備運(yùn)行工況以及儀表參數(shù)。此外還具有歷史數(shù)據(jù)分析和報(bào)表系統(tǒng)功能，自動(dòng)生成7種不同類型生產(chǎn)報(bào)表，并可隨時(shí)進(jìn)行修正和打印。自動(dòng)控制自動(dòng)控制分為人工和自動(dòng)方式，前者是把輸出模擬量固化，后者則通過預(yù)設(shè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，控制單元對(duì)設(shè)備檢測(cè)部份傳來的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，將結(jié)果送至設(shè)備執(zhí)行部分。故障診斷PLC外部控制電路和O接線系統(tǒng)的故障檢測(cè)診斷，由用戶程序找出最佳矛盾邏輯狀態(tài)組，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，開啟報(bào)警并記錄。通過啟動(dòng)“報(bào)警置位”功能復(fù)位，消除故障。2.3改造后凈水工藝控制方式（1）加礬系統(tǒng)改造前采用重力與泵壓聯(lián)合投加：礬液從高位礬池流入礬泵，經(jīng)提升至高度與礬池項(xiàng)約相平的緩沖罐，然后應(yīng)用重力投加。受原水管道壓力變化影響，在水質(zhì)水量發(fā)生變化時(shí)，憑經(jīng)驗(yàn)人為調(diào)節(jié)造成滯后和不準(zhǔn)確。改造后，加礬系統(tǒng)采用隔膜可控容積計(jì)量泵、變頻調(diào)速電機(jī)和美國(guó)MitionRoySC5200E4WJOOO游動(dòng)電流檢測(cè)儀（簡(jiǎn)稱SCD儀），見圖2。其中，以原水流量為前饋量控制電機(jī)頻率，流量越大，頻率越大，轉(zhuǎn)速也就越高，確保原水流量發(fā)生階躍變化時(shí)控制系統(tǒng)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性；以SCD儀檢測(cè)混合SCD值為反饋量控制計(jì)量泵沖程。水廠集中采用中控室PLC內(nèi)部PID控制器，實(shí)現(xiàn)PID控制算法。加礬系統(tǒng)在原水流量計(jì)和SCD儀的自動(dòng)監(jiān)測(cè)下，實(shí)現(xiàn)頻率和沖程雙點(diǎn)調(diào)節(jié)，最大限度擴(kuò)展控制范圍，適應(yīng)了原水水量和水質(zhì)大幅度變化，并可克服原水管道壓力變化影響，保證了混凝效果。（2）加氯系統(tǒng)改造前只有濾后加氯，投加量偏差多少依據(jù)一小時(shí)后檢測(cè)耗氯量、余氯值來估計(jì)，再手動(dòng)改變加氯機(jī)開度，調(diào)節(jié)氯氣流量，調(diào)節(jié)粗糙，反饋過慢，致使加氯不夠可靠。改造后，濾后加氯采用復(fù)合環(huán)控制，并增加反應(yīng)前加氯系統(tǒng)。反應(yīng)前加氯按原水流量比例投加，屬開環(huán)控制。濾后加氯以原水流量為前饋量，以濾后水余氯為反饋量進(jìn)行投加，屬閉環(huán)控制。應(yīng)當(dāng)說明的是濾后加氯流量信號(hào)仍取之于原水流量，是因?yàn)樵髁颗c濾后水流量不等情況很少，且有余氯儀檢測(cè)反饋。這種前后反饋復(fù)合環(huán)控制加氯技術(shù)保證后加氯系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，也適應(yīng)水量和水質(zhì)變化。（3）濾池系統(tǒng)原系統(tǒng)過濾時(shí)靠肉眼判斷濾池水位高度，手動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水閥和濾水閥門，造成水位忽升忽降且各濾池水位高度不一，濾速不均。改造后，保持進(jìn)水閥全開，以超聲波水位儀和角度轉(zhuǎn)換器分別監(jiān)測(cè)濾池水位和濾水闊開度，執(zhí)行PID指令后，送出開度控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)恒水位過濾。如圖3所示。