污水處理廠電氣設(shè)計方案

1、污水處理廠電氣設(shè)計方案5.9.1. 設(shè)計范圍 本工程設(shè)計范圍主要內(nèi)容有：廠內(nèi)供配電設(shè)計、電氣控制設(shè)計、照明設(shè)計、導線敷設(shè)設(shè)計、防雷接地設(shè)計。5.9.2. 供電電源 為保證污水處理廠連續(xù)、可靠地運行，該污水處理廠電源負荷等級為二級，要求由兩個獨立電源供電，而且須做到在電力線路常見故障時不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復，并確保應(yīng)急情況下的供電。根據(jù)資料，本工程此兩路10kv電源為一用一備，每路電源均能承擔全廠負荷的100運行，分別來自牧馬山變壓站和臨港變電站，根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，還設(shè)置柴油發(fā)電機組作為安保備用電源。本工程已經(jīng)完成一期一階段高壓供配電的設(shè)計建設(shè)，一期二、三階段不再單獨增加高壓饋電柜及

2、高壓設(shè)備。除已經(jīng)完成1#市電的建設(shè)，2#市電及安保電源政府相關(guān)部門已經(jīng)按照電業(yè)局具體要求正在實施，不在本次電源設(shè)計范圍。本次供電電源的設(shè)計范圍為從低壓母線引出電源至二階段低壓配電屏柜或設(shè)備。5.9.3. 負荷計算及變壓器容量選擇本工程用電負荷分為工業(yè)動力負荷和輔助照明負荷兩大類，主要動力設(shè)備負荷為鼓風機及泵類負荷。主要動力設(shè)備負荷量按照軸功率法計算；其余機械設(shè)備負荷量采用需要系數(shù)法計算；輔助照明負荷及辦公用電負荷按單位建筑面積用電指標計算。污水處理廠主要用電負荷分布在鼓風機房、污水提升泵房、生化池、污泥濃縮脫水間等，另有其它生產(chǎn)用電及辦公用電。設(shè)備均為低壓(380/220v)負荷。本工程負荷計

3、算結(jié)果見下表：序號設(shè)備名稱安裝位置裝機容量 (kw)使用功率(kw)有功pjs(kw)無功qjs(kvar)視在sjs(kva)備注1提升泵提升泵房1359094.7 51.1 107.7 2細格柵沉砂池1.51.51.6 0.9 1.8 間隙3刮砂橋沉砂池666.3 3.4 7.2 間歇4攪拌器厭氧區(qū)111111.6 6.2 13.2 5推進器缺氧區(qū)151515.8 8.5 17.9 6回流泵好氧區(qū)302021.1 11.4 23.9 7回流泵污泥泵房453031.6 17.0 3 8吸泥機沉淀池333.2 1.7 3.6 9鼓風機風機房320160168.4 90.9 191.4 10脫水

4、機脫水機房121212.6 6.8 14.4 11污泥泵絮凝反應(yīng)池666.3 3.4 7.2 間歇12污泥泵污泥泵房666.3 3.4 7.2 13儀表其它廠區(qū)555.3 2.8 6.0 14照明廠區(qū)101010.5 5.7 12.0 夜間16605.5375.5395.3213.2449.4備注：電機效率按照95計算，功率因素按照0.88計算一期一階段工程已經(jīng)建設(shè)有兩臺400kva干式變壓器，采用低壓側(cè)集中無功功率補償，一期1.98萬噸月實際消耗的最多能耗為：18萬kwh，平均消耗有功為250kw，最大消耗功率約為320kw，約有80kw剩余。一期二階段和三階段與一階段共用變壓器，采用低壓無

5、功集中補償和負荷均衡分布，一期共需要的功率擦為最大需要功率為715kw，加之采用干式變壓器，可以長時間滿負荷工作和短時間過負荷，因此可以不考慮對變壓器增容，利用現(xiàn)有變壓器滿足5萬噸/日生產(chǎn)的供電，變壓器負荷率約90，平均負荷負荷率為80。由于一期一階段設(shè)計時僅考慮一階段電氣設(shè)備無功補償，補償功率能力有限，因此在增加饋電柜的同時需對無功補償能力進行增加。5.9.4. 供配電系統(tǒng)污水處理廠的配電電壓等級為二種：l0kv、380/220v。1) 10kv配電系統(tǒng)。本次工程不涉及10kv配電系統(tǒng)的增加或修改，無新增設(shè)計內(nèi)容。2)在鼓風機房旁設(shè)10kv/0.4kv饋電屏。0.4kv低壓配電系統(tǒng)已經(jīng)采用單

6、母線分段結(jié)線，中間設(shè)母聯(lián)開關(guān)(不自投)，正常工作時，母聯(lián)開關(guān)分閘，二臺變壓器分列供電。當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，由另一臺變壓器供電，此時必需切除部分不重要的低壓負荷以免變壓器過載。斷開母聯(lián)及進線開關(guān)，可分段檢修母線。站內(nèi)設(shè)置一臺柴油發(fā)電機組，可滿足在市電斷電的情況下全廠的設(shè)備運行。柴油發(fā)電機手動啟動。柴油發(fā)電機進線斷路器和兩臺變壓器低壓側(cè)的低壓斷路器設(shè)置電氣聯(lián)鎖，市電斷電且兩臺變壓器低壓側(cè)的低壓斷路器均斷開后，才能閉合柴油發(fā)電機進線斷路器；市電來電時，需先斷開柴油發(fā)電機進線斷路器，才能閉合變壓器低壓側(cè)的低壓斷路器。本次設(shè)計涉及新增兩段可與已有系統(tǒng)匹配的饋電柜，兩段分別接入已有配電系統(tǒng)兩段，

7、設(shè)備分別由兩段饋電柜供電，在設(shè)備分配上盡量實現(xiàn)同等級別功率設(shè)備在兩段配電柜均衡分布。3)配電方式：低壓采用放射式電纜配電。至各主要構(gòu)筑物二級配電系統(tǒng)的動力電源一般均為二路，分別由兩段低壓母線各饋出一路電源，一用一備，以保障二級配電系統(tǒng)的可靠和安全。5.9.5. 電力計量及功率因數(shù)補償1)電能計量采用高供高計，照明和動力在低壓側(cè)分別計量，10kv電源進線處已經(jīng)設(shè)置專用計量柜，作為商業(yè)計量。為了便于今后業(yè)主管理上的需要，對主要大功率電機及至污水廠各主要建筑物的饋電線路均設(shè)置計量表計。2)污水處理廠的自然功率因數(shù)比較低，通過計算表明，其值低于0.90，不能滿足供電部門的要求。因此，本工程需要對功率因

8、數(shù)進行補償，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，并減少系統(tǒng)的線路損耗和變壓器損耗。0.4kv負荷補償方式采用低壓側(cè)集中自動補償。補償后的功率因數(shù)可達0.92以上，若已經(jīng)建設(shè)部分的補償容量不足，可采用在已有電容柜并聯(lián)分支增加補償容量。5.9.6. 變配電室設(shè)置根據(jù)全廠用電負荷及其分布情況，本工程設(shè)10kv配電站一個；10kv/0.4kv變配電中心站一個。1)存鼓風機房旁設(shè)10kv配電系統(tǒng)一個，主要設(shè)備有：10kv金屬鎧裝移開式中置開關(guān)柜、高頻開關(guān)直流電源裝置及電站綜合自動化系統(tǒng)等。向兩臺500kva/10kv/0.4kv變壓器配電。2)在鼓風機房旁設(shè)10kv/0.4kv變配電站一座。主要設(shè)備有：500kva/

9、0kv/0.4kv變壓器二臺、組合式低壓柜、低壓自動補償裝置、柴油發(fā)電機組等。負責全廠的低壓配電。3)在反沖洗房及脫水機房各設(shè)0.4kv配電間。主要設(shè)備有：組合式低壓柜。其中反沖洗房配電間負責向濾池及反沖洗系統(tǒng)二級配電，脫水機房負責向脫水系統(tǒng)配電。各變配電站的布置特點是：整體布局合理，交通方便；靠近負荷中心，進、出線方便，線路損耗??；建筑物之間的電氣線路比較簡潔；系統(tǒng)功能明確，靠近用電設(shè)備，便于維護管理。5.9.7. 主要設(shè)備選型設(shè)備選擇是一項非常重要的工作，應(yīng)以先進、可靠、適用的原則來選擇設(shè)備，同時也應(yīng)注意結(jié)構(gòu)新穎及經(jīng)濟上的合理性。10kv高壓開關(guān)柜：采用中置式金屬鎧裝移開式高壓開關(guān)柜。主開

10、關(guān)采用真空斷路器，彈簧操作機構(gòu)，操作電源dc220v。具有性能優(yōu)越、可靠性高、操作容易方便等特點。低煙配電柜：采用組合式柜。組柜簡單，助能分隔明確，接線簡單，可靠性高，便于操作維護，美觀大方，檔次較高。 變壓器：采用干式變壓器，具有工作穩(wěn)定、效率高、體積小、機械性能好、免維護、低噪音、低損耗等特點。直流電源屏：采用高頻開關(guān)免維護型(雙電池組)直流電源裝置，電壓等級dc220v。非標就地控制箱選用防腐全絕緣箱體，外殼防護等級最低要求為：戶內(nèi)ip2x，戶外ip5x。l0kv配電站采用電站綜合自動化系統(tǒng)和微機綜合保護器。上述設(shè)備的配套性以及今后的運行管理比較有利，由于大多數(shù)為免維護產(chǎn)品，這就大大節(jié)省

11、了日常維護、保養(yǎng)的工作量，并具有壽命長、可靠性高、技術(shù)先進的特點。5.9.8. 控制與保護1)單機容量大于或等于45kw的低壓較大型電動機設(shè)備采用軟起動方式，其余低壓小型電動機采用直接起動方式。2)采用技術(shù)先進、安全可靠的自動監(jiān)測和控制方式，實現(xiàn)全廠內(nèi)各主要用電設(shè)備的現(xiàn)場就地手動控制與plc自動控制。二者可以通過設(shè)于機旁的手、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)進行選擇。手動控制主要用于設(shè)備的檢修和調(diào)試，也可作為生產(chǎn)過程中臨時、應(yīng)急操作手段；正常情況下，由plc自控系統(tǒng)根據(jù)工藝流程要求實現(xiàn)自動控制。3)電動機保護普通電動機：設(shè)短路、過負荷及缺相保護；大容量電動機：設(shè)短路、過負荷、缺相、溫度及接地保護；潛水電動機：設(shè)短

12、路、過負荷、缺相、溫度及滲漏保護；閥門電動機：設(shè)短路、過負荷、缺相及過力矩保護。5.9.9. 照明在保證照度的前提下，優(yōu)先采用高效節(jié)能燈具和使用壽命長、光色好的光源，以降低能源損耗和運行費用。室內(nèi)照明以高效熒光燈為主，廠房內(nèi)一般采用防腐型單燈混光型燈具，配電間、總控制室等需要場所設(shè)應(yīng)急照明燈具。室外照明采用高效投光燈及庭院燈作為主要照明燈具。燈具形式與建筑物風格和廠區(qū)綠化環(huán)境相諧調(diào)，營造良好的光環(huán)境。5.9.10. 防雷接地本工程防雷均按三類建筑物設(shè)防，為此在建筑物易受雷擊部位采用避雷帶進行保護。變配電室其防雷接地系統(tǒng)采用共用接地體方式，其接地電阻要求小于1歐姆。為了防止直擊雷及感應(yīng)過電壓的侵

13、害，變配電間低壓母線均裝設(shè)防雷裝置。本工程380/220v側(cè)采用tns制接地系統(tǒng)，二級配電距一級配電的距離超過50m時發(fā)重復接地裝置，重復接地電阻不大于10歐。對于照明、插座、熱水器、手握式等電氣設(shè)備設(shè)置漏電保護開關(guān)，以進一步提高安全性。全廠各建(構(gòu))筑物的接地裝置與變配電站的接地裝置借助于廠區(qū)電纜溝內(nèi)的通長接地扁鋼或電纜保護鋼管焊接成一體，作等電位連接。5.9.11. 電纜敷設(shè)低壓配線則采用yjv-0.6/lkv系列電纜，污水廠電纜主要采用電纜溝及電纜橋架敷設(shè)方式。5.1 綜合自動化系統(tǒng)5.10.1. 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計原則和基本構(gòu)思多數(shù)現(xiàn)場是按照無人值守的標準進行設(shè)計的，考慮到生產(chǎn)過程的重

14、要性，也可適當安排人員進行值班和巡視。系統(tǒng)配置采用成熟技術(shù)，產(chǎn)品設(shè)計選型符合國際工業(yè)標準，可靠性高、適應(yīng)能力強、擴展靈活、操作維護簡便；系統(tǒng)平臺軟件選用穩(wěn)定安全的主流操作系統(tǒng)，便于系統(tǒng)使用和維護；管理軟件、監(jiān)控軟件、現(xiàn)場控制軟件的編制均選擇符合國際軟件業(yè)標準的開發(fā)平臺，同時考慮用戶開發(fā)的方便性和易于擴展性。5.10.2. 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成自動化系統(tǒng)分為兩個層次：設(shè)備監(jiān)控層和管理層。1.設(shè)備監(jiān)控層包括兩個子系統(tǒng)：生產(chǎn)過程自動化及儀表控制子系統(tǒng)全廠閉路監(jiān)控及安保子系統(tǒng)生產(chǎn)過程自動化及儀表系統(tǒng)對全廠流程進行自動控制，對過程參數(shù)、設(shè)備工況、能耗物耗進行自動檢測，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的無人值守。閉路監(jiān)控系統(tǒng)

15、對生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備工況和廠內(nèi)重要場所進行全天候自動監(jiān)視，在異常情況下自動報警和自動錄像。子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)自動進入全廠的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。2.管理層計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用高速/快速以太網(wǎng)技術(shù)，通過覆蓋全廠的綜合布線系統(tǒng)，為全廠搭建了一個高速的信息交換平臺，使全廠的生產(chǎn)過程信息、管理信息能夠快速到達全廠各個信息點終端，使生產(chǎn)操作及管理人員能在最短的時間內(nèi)掌握全廠的生產(chǎn)情況。5.10.3. 生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)自動化系統(tǒng)的設(shè)計以安全、可靠、經(jīng)濟實用為原則，在進行充分的技術(shù)經(jīng)濟比較的基礎(chǔ)上，選擇具有行業(yè)內(nèi)先進水平的軟硬件產(chǎn)品。系統(tǒng)設(shè)計時考慮工程的分期實施情況，系統(tǒng)具有一定的開放性和可擴展性。1系

16、統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)泵站設(shè)備和功能相對集中的特點，控制系統(tǒng)選用目前國內(nèi)外外行業(yè)中成功運用的基于可編程序控制器(plc)的集散型控制系統(tǒng)，它具有“分散控制、集中管理、數(shù)據(jù)共享”的特點。集散系統(tǒng)的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)保證了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠和易于擴展，自律性極強的plc子站單元可完成參數(shù)采集、設(shè)備控制、圖形顯示，也提供友好的人機操作界面，同時plc的聯(lián)網(wǎng)能力使各站點之間能方便可靠地傳遞控制參數(shù)和狀態(tài)信息，模塊化設(shè)計使之可以靈活配置和適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)污水廠的生產(chǎn)管理、工藝流程和構(gòu)筑物位置分布特點，分別設(shè)置管理、監(jiān)視及控制站點。全廠控制系統(tǒng)分為兩個部分：中控室集中監(jiān)控管理和現(xiàn)場控制站。中央控制室主要設(shè)備在一期

17、一階段已經(jīng)建設(shè)完成。現(xiàn)場控制站：一期一階段已經(jīng)建設(shè)了污水處理控制站1#plc，1號站已經(jīng)預(yù)留了預(yù)處理等公共部分未安裝一期二階三階段段設(shè)備的引入接口，擴建工程公共部分新增設(shè)備原則上接入1#plc站，通過完善plc軟件實現(xiàn)由監(jiān)控計算機控制。一期擴建工程的生化池、沉淀池、絮凝反應(yīng)池等設(shè)備由新增2#plc接入。新增2#plc以光纖作為傳輸介質(zhì)，接入一期一階段已完成建設(shè)的環(huán)型工業(yè)以太網(wǎng)，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性，數(shù)據(jù)通訊準確性和及時性。新增的低壓配電系統(tǒng)的綜合保護測量單元通過其后臺機直接接入工業(yè)以太網(wǎng)將信號引入控制室。現(xiàn)場控制站設(shè)置觸摸屏或汁算機作為就地人機交互接口hmi，操作人員可對該控制站監(jiān)控范圍內(nèi)

18、的設(shè)備進行就地集中控制，或在中控室授權(quán)后就地更改設(shè)定本站的工藝控制參數(shù)。2中央監(jiān)控主站(mop)利用已經(jīng)建設(shè)的中央監(jiān)控主站完場2#plc站接入信號的管理，對新增功能通過修改完善軟件實現(xiàn)。主要完成以下功能：(1)實時監(jiān)控；(2)用于管理和存儲數(shù)據(jù)；(3)用于與現(xiàn)場2#plc通訊；(4)報表打印和事故報警；(5)設(shè)備狀態(tài)記錄和提醒；(6)過程數(shù)據(jù)的處理；(7)事件記錄和提醒，事故的報警和記錄；3現(xiàn)場控制站2#plc站根據(jù)工藝過程的相對獨立性和設(shè)備的實際物理位置設(shè)置觸摸屏應(yīng)急時人機對話，并對本控制站接入的現(xiàn)場儀表供電，流量計由屏內(nèi)ups直接供電。ups采用在線式低噪聲不間斷電源。監(jiān)控范圍：生化池、污

19、泥泵井、終沉池、絮凝反應(yīng)池，流量渠等等構(gòu)(建)筑物的設(shè)備及儀表。主要設(shè)備：2#plc站的主要設(shè)備是用于自動控制、工藝參數(shù)采集和網(wǎng)絡(luò)連接的plc系統(tǒng)，包括cpu模塊、電源模塊、di、do、ai、ao模塊和各種網(wǎng)絡(luò)通訊接口適配器等；一臺現(xiàn)場顯示觸摸屏：電源、信號防雷器以及各種隔離器。5.10.4. 在線檢測儀表1概述為了及時準確地掌握進出水水質(zhì)及其變化過程，監(jiān)測和控制水處理流程的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，改善操作壞境，提高管理水平，全廠儀表設(shè)計和選型遵循以下原則：能準確、全面的反映污水廠水質(zhì)參數(shù)和水量情況；能準確、全面的反映污水廠的水處理效果；檢測參與控制的各種水質(zhì)參數(shù)和物理參數(shù)；電磁流量計選用國內(nèi)實際運行可

20、靠、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品，其他過程儀表和水質(zhì)分析儀表引進國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品：儀表的選擇要進行詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較，充分考慮備品備件的價格和儀表維護費用的差異；2儀表清單表6-3儀表清單序號名 稱 安裝位置規(guī)格及性能單位數(shù)量1超聲波液位計污水提升泵房012m套12超聲波液位差計細格柵00.4m套13do檢測儀生化池020mg/l 套14mlss檢測儀生化池010g/套25超聲波液位計污泥泵井08m套16ph計明渠流量計212套17超聲波流量計明渠流量計02000m3/h 套15.10.5. 全廠閉路監(jiān)控系統(tǒng)本閉路監(jiān)控系統(tǒng)，采用模擬傳輸與數(shù)字存儲、電纜與光纜傳輸相結(jié)合，實現(xiàn)全廠生產(chǎn)區(qū)域重要設(shè)備的監(jiān)控及廠區(qū)安防，

21、便于中央控制室值班人員及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場問題，排除故障以及對警情的及時處理，保證生產(chǎn)的正常進行，又便于畫面的存儲、檢索及回放，提高管理效能。在傳輸方面，為保證視頻質(zhì)量，將視頻信號和云臺鏡頭信號分別用電纜傳輸。一期一階段已經(jīng)建設(shè)了一套6攝像機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，一期二階段和三階段分別增加生化系統(tǒng)和沉淀系統(tǒng)3套視頻攝像機用于安防監(jiān)控，由一階段位于控制中心的控制主機統(tǒng)一監(jiān)控，完成擴建工程生產(chǎn)工藝發(fā)備的監(jiān)視和管理。 在視頻圖像信息存儲方面，我們將生產(chǎn)工藝設(shè)備的監(jiān)視圖像信息通過硬盤錄像機存儲并可經(jīng)過系統(tǒng)視頻服務(wù)器供管理層瀏覽、查用。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)通過系統(tǒng)前端監(jiān)控點攝像機采集圖像信息，矩陣主機處理后在相連的監(jiān)視器反映監(jiān)控場景；配置帶云臺的攝像機，其云臺、鏡頭的控制由矩陣切換主機主控鍵盤操縱；矩陣切換主機可以把每一個監(jiān)控點的圖像人工(或自動)切換到與主機相連的監(jiān)視器上顯示