水利工程論文-中小型水廠自動化技術改造的實踐與體會.doc

水利工程論文-中小型水廠自動化技術改造的實踐與體會摘要：本文介紹了振華水廠自動化控制系統(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，并就自動化生產(chǎn)運行一年來的實踐經(jīng)驗提出對中小型水廠自動化技術改造的一些體會。關鍵詞：中小型水廠技術改造自動化控制體會一、振華水廠簡介振華水廠于1994年底投產(chǎn)，規(guī)模：6萬立方米日，屬中型水廠，擔負著開平市城區(qū)大部的自來水供應，其供水水質及安全性對整個城區(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)場手動控制方式，投藥、加氯的準確度、連續(xù)性，濾池反沖洗、二級泵站供水的安全可靠性都受到相當大的制約。為適應城市供水行業(yè)2000年技術進步發(fā)展規(guī)劃要求及人們對水質和供水安全性要求的提高，1999年5月我水司與有關高校科研人員及自控專業(yè)公司合作對該水廠進行了自動化改造。經(jīng)改造后的生產(chǎn)實踐證明，效果相當不錯，說明中型水廠自動化改造是必要和可行的，具有一定的推廣價值。二、自控系統(tǒng)改造設計思路2.1系統(tǒng)組成本自動控制系統(tǒng)主要由中央控制室兩臺計算機（Pentium/450，內存96M）、模擬屏及現(xiàn)場兩套PLC（SIMATICS7300，CPU314）組成，控制規(guī)模DI160點、DO96點、AI24點和AO12點。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)場操作臺手動控制的三級控制。PLC軟硬件主要由西門子公司提供，使用WindowsNT4.0操作系統(tǒng)構成CS結構，分別以STEP7和WinCCV4.0為編程與監(jiān)控軟件。整個系統(tǒng)采用MPI多點接口網(wǎng)絡，PLC框架采用內部總線，PLC與計算機之間采用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，二級泵站PLC監(jiān)控泵站電機、水泵、真空泵及閥門工作狀態(tài)，監(jiān)測調速泵頻率、運行時間、電流、電壓、電源有功功率、耗電量、機泵閥開關量狀態(tài)及出廠水水質指標；而中控室PLC同時監(jiān)控加礬、加氯、過濾、反沖洗和反沖洗水池補水系統(tǒng)的設備運行工況，監(jiān)測混合SCD值、濾后水余氯及原水水質指標。2.2系統(tǒng)功能監(jiān)視功能模擬屏以直觀的表達方式，通過色彩和動態(tài)顯示數(shù)據(jù)，形象表示出制水生產(chǎn)全過程。監(jiān)控計算機可以對生產(chǎn)進行全面監(jiān)控，并對投藥、加氯、濾池及送水泵站各系統(tǒng)以立體圖和平面圖表現(xiàn)相應的工藝流程、設備運行工況以及儀表參數(shù)。此外還具有歷史數(shù)據(jù)分析和報表系統(tǒng)功能，自動生成7種不同類型生產(chǎn)報表，并可隨時進行修正和打印。自動控制自動控制分為人工和自動方式，前者是把輸出模擬量固化，后者則通過預設參數(shù)實現(xiàn)優(yōu)化控制，控制單元對設備檢測部份傳來的信號進行運算，將結果送至設備執(zhí)行部分。故障診斷PLC外部控制電路和O接線系統(tǒng)的故障檢測診斷，由用戶程序找出最佳矛盾邏輯狀態(tài)組，及時發(fā)現(xiàn)故障點，開啟報警并記錄。通過啟動“報警置位”功能復位，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約相平的緩沖罐，然后應用重力投加。受原水管道壓力變化影響，在水質水量發(fā)生變化時，憑經(jīng)驗人為調節(jié)造成滯后和不準確。改造后，加礬系統(tǒng)采用隔膜可控容積計量泵、變頻調速電機和美國MitionRoySC5200E4WJOOO游動電流檢測儀（簡稱SCD儀），見圖2。其中，以原水流量為前饋量控制電機頻率，流量越大，頻率越大，轉速也就越高，確保原水流量發(fā)生階躍變化時控制系統(tǒng)響應速度和穩(wěn)定性；以SCD儀檢測混合SCD值為反饋量控制計量泵沖程。水廠集中采用中控室PLC內部PID控制器，實現(xiàn)PID控制算法。加礬系統(tǒng)在原水流量計和SCD儀的自動監(jiān)測下，實現(xiàn)頻率和沖程雙點調節(jié)，最大限度擴展控制范圍，適應了原水水量和水質大幅度變化，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)一小時后檢測耗氯量、余氯值來估計，再手動改變加氯機開度，調節(jié)氯氣流量，調節(jié)粗糙，反饋過慢，致使加氯不夠可靠。改造后，濾后加氯采用復合環(huán)控制，并增加反應前加氯系統(tǒng)。反應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行投加，屬閉環(huán)控制。應當說明的是濾后加氯流量信號仍取之于原水流量，是因為原水流量與濾后水流量不等情況很少，且有余氯儀檢測反饋。這種前后反饋復合環(huán)控制加氯技術保證后加氯系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，也適應水量和水質變化。（3）濾池系統(tǒng)原系統(tǒng)過濾時靠肉眼判斷濾池水位高度，手動調節(jié)進水閥和濾水閥門，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，保持進水閥全開，以超聲波水位儀和角度轉換器分別監(jiān)測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，實現(xiàn)恒水位過濾。如圖3所示。