《水處理運(yùn)行與管理》課件 7.3.1給水自動控制系統(tǒng)

項目七水處理廠（站）電氣儀表及自動控制系統(tǒng)運(yùn)行與管理

任務(wù)三自動控制系統(tǒng)運(yùn)行與管理知識點1給水自動控制系統(tǒng)主要內(nèi)容

給水廠的自動控制系統(tǒng)、自動控制模式、自動控制系統(tǒng)運(yùn)行與管理。

具體列舉了進(jìn)水泵控制；混凝劑投注、投氯的自動控制；沉淀池的自動排泥；濾池的恒水位控制及自動反沖洗；水廠自動控制管理的一般規(guī)定。給水自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的功能：1）顯示功能2）控制操作功能3）數(shù)據(jù)庫管理功能4）數(shù)據(jù)處理功能5）報警功能6）打印功能

一、給水自動控制系統(tǒng)1.自動控制系統(tǒng)二、自動控制模式目前常見的三種自動控制系統(tǒng)模式：1）SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)2）DCS(DistributedControlSystem)即集散控制系統(tǒng)3）PLC+PC(ProgrammableLogicController&PersonalComputer)即可編程控制器和計算機(jī)系統(tǒng)。給水自動控制系統(tǒng)1)水廠SCADA系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)主要用于監(jiān)控整個城市供水系統(tǒng)的運(yùn)行情況SCADA系統(tǒng)由一個主控站（MTU）和若干個遠(yuǎn)程終端站（RTU）組成。SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖給水自動控制系統(tǒng)水廠供水調(diào)度SCADA系統(tǒng)的功能：a.數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與處理功能；b.圖形處理功能；c.自動報表生成功能；d.歷史檔案數(shù)據(jù)存儲功能；e.多方式的通訊功能；f.自動超限報警功能；g.輸出打印功能。給水自動控制系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的基本特點：a.組網(wǎng)范圍大，聯(lián)網(wǎng)通訊功能強(qiáng)，可實現(xiàn)一個城市或較大地區(qū)的監(jiān)測和控制。b.系統(tǒng)分為主控機(jī)（MTU）和遠(yuǎn)程終端機(jī)（RTU）兩部分，RTU的控制較固定，處理能力較小。c.系統(tǒng)實時性較低，對大規(guī)模和復(fù)雜的控制較為困難。d.MTU或RTU通過通訊接口進(jìn)行協(xié)議變換后可與其他網(wǎng)絡(luò)連接，可以組成較大、較復(fù)雜的通訊網(wǎng)絡(luò)。給水自動控制系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，尤其適用于地理環(huán)境惡劣、無人值守的環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，主要用于管網(wǎng)測控。SCADA系統(tǒng)適用范圍：給水自動控制系統(tǒng)2)

DCS系統(tǒng)集散系統(tǒng)（DCS）又稱分布式控制系統(tǒng)，以集中操作為主，分散控制為輔。結(jié)構(gòu)：從功能上可以分為：四個層次，分別是現(xiàn)場控制級；過程裝置控制級；車間操作管理級；全廠優(yōu)化和調(diào)度管理級。給水自動控制系統(tǒng)現(xiàn)場控制級，主要功能是采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機(jī)。過程控制和管理級，過程控制級是DCS系統(tǒng)的核心部分，生產(chǎn)工藝的調(diào)節(jié)都是靠它實現(xiàn)。過程管理級，DCS的人機(jī)接口裝置，操作員跟DCS交換信息的平臺，可根據(jù)需要隨時進(jìn)行手動自動切換、修改設(shè)定值，調(diào)整控制信號、操縱現(xiàn)場設(shè)備，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制。經(jīng)營管理級，是全廠自動控制系統(tǒng)的最高一層，只有大規(guī)模的DCS系統(tǒng)才具備這一級，它所面向的使用者是廠長、經(jīng)理、總工程師等行政管理或運(yùn)行管理人員。給水自動控制系統(tǒng)

水廠DCS系統(tǒng)所采用的結(jié)構(gòu)一般為：IPC（工業(yè)級PC）+PLC+SLC(小PLC)。給水自動控制系統(tǒng)a.整個水廠DCS系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)管理，系統(tǒng)監(jiān)控；b.實時監(jiān)測、顯示、處理、控制各PLC子站的狀態(tài)、通信、

數(shù)據(jù)和信息；c.報警處理和報表打?。籨.動態(tài)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫管理；e.實現(xiàn)與上級SCADA系統(tǒng)以及水廠MIS系統(tǒng)的通信和數(shù)據(jù)交換。中控室DCS工作站的功能：給水自動控制系統(tǒng)a.采用分級分布式控制。系統(tǒng)按不同功能組成分級分布子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)執(zhí)行自己的控制程序，處理現(xiàn)場輸入輸出信息。b.在物理上實現(xiàn)了真正的分散控制，使整個系統(tǒng)的危險性分散，系統(tǒng)可靠性較高。c.較好的擴(kuò)展能力，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以完成縱向和橫向通訊及向高層的管理機(jī)通訊。d.系統(tǒng)的軟硬件資源豐富，可以適應(yīng)各種特殊要求。e.響應(yīng)時間短，實時性較好。f.應(yīng)用軟件的編程工作量較大，開發(fā)周期較長，對開發(fā)和維護(hù)人員要求較高。DCS系統(tǒng)的基本特點：給水自動控制系統(tǒng)DCS系統(tǒng)側(cè)重于模擬量多，閉環(huán)控制多，連續(xù)性生產(chǎn)過程的控制。DCS系統(tǒng)適用范圍：給水自動控制系統(tǒng)3)PLC+PC系統(tǒng)可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心的高度模塊化的機(jī)電一體化裝置，主要由中央處理器、存儲器、輸入和輸出接口電路及電源四部分組成。PLC+PC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖給水自動控制系統(tǒng)a.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。b.可實現(xiàn)三電一體化。PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）、計算機(jī)集于一體，可以靈活方便地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)。c.操作簡單、編程方便、維修方便。d.體積小，重量輕，功耗低，價格比DCS系統(tǒng)低。PLC+PC系統(tǒng)的優(yōu)點：PLC+PC系統(tǒng)適用范圍：PLC+PC系統(tǒng)用于小型而且控制點比較集中的控制系統(tǒng)，在國內(nèi)水廠自動控制中得到最廣泛的應(yīng)用。給水自動控制系統(tǒng)三、給水自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行與管理

自動化系統(tǒng)的控制功能有很多，常規(guī)控制功能包括取水、預(yù)處理、藥劑制備與投加、混凝、沉淀、過濾、深度處理、出水、排泥水處理等。1、進(jìn)水泵房控制站

進(jìn)水泵房控制站設(shè)在進(jìn)水泵房，監(jiān)控范圍包括：進(jìn)水管道閥門、進(jìn)水泵房、配電間等構(gòu)筑物的設(shè)備及儀表。該控制站主要是通過變頻泵的調(diào)節(jié)保證恒水位運(yùn)行，低水位停泵。給水自動控制系統(tǒng)給水自動控制系統(tǒng)送水泵房自動控制系統(tǒng)圖片進(jìn)水泵房自動控制系統(tǒng)圖片2、混凝劑投注、投氯的自動控制

混凝劑自動加注時應(yīng)確定一個最佳加注率，采用計量泵（配變頻調(diào)速器）投加，變頻器運(yùn)行頻率由流量信號控制，一般采用2套計量泵，一用一備，出現(xiàn)故障時，PLC系統(tǒng)會自動切換。投礬系統(tǒng)的礬液取自貯礬池，池中裝有液位計，可監(jiān)測礬液高度，同時通過裝在貯礬池的攪拌機(jī)定時攪拌。貯礬池岀礬管線上均裝有電動球閥，通過手/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行操作，也可根據(jù)貯礬池液位PLC系統(tǒng)自動選擇，切換工作池。給水自動控制系統(tǒng)混凝劑自動加注時應(yīng)注意的問題：1）運(yùn)行操作人員應(yīng)觀察并記錄反應(yīng)池礬花生長情況，并與以往記錄相比較。如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時分析原因，并采取對策。2）運(yùn)行管理人員應(yīng)加強(qiáng)對入流水質(zhì)的檢驗。3）定期標(biāo)定加藥計量設(shè)施，以保證計量準(zhǔn)確。4）定期檢驗原水水質(zhì)，保證投藥量適應(yīng)水質(zhì)變化。5）定期清洗加藥設(shè)備，保持清潔衛(wèi)生。6）應(yīng)經(jīng)常觀察混合、反應(yīng)、排泥或投藥設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時維護(hù)，發(fā)生故障及時更換保修。7）交接班時要交代清楚儲藥池、投藥池濃度。8）經(jīng)常檢查投藥管路，防止管道堵塞或斷裂。9）做好分析測量與記錄。給水自動控制系統(tǒng)投率分為前加氯和后加氯。

前加氯采用原水流量比例自動投加，即根據(jù)流量的變化，按比例控制加氯量，比例系數(shù)的設(shè)定根據(jù)前加氯量的多少而定，該參數(shù)在就地加氯控制面板或上位機(jī)電腦上由操作人員根據(jù)需要改變設(shè)定值，保證定期殺藻；后加氯采用流量與余氯信號雙因子控制投加。加氯控制器根據(jù)原水流量進(jìn)行比例控制，同時根據(jù)投氯后的余氯與加氯控制器設(shè)定的余氯進(jìn)行PID控制，達(dá)到保證出廠水余氯指標(biāo)合格的要求。給水自動控制系統(tǒng)投氯過程應(yīng)注意的問題：1）實際運(yùn)行管理過程中，應(yīng)經(jīng)常測定入流水的大腸菌群數(shù)，并根據(jù)消毒后出水的要求確定控制好加氯量。2）氯瓶在運(yùn)輸過程中應(yīng)注意以下幾點：應(yīng)有專業(yè)人員專用車輛運(yùn)輸；應(yīng)輕裝輕卸，并嚴(yán)禁堆放；氯瓶不得與氫、氧、乙炔、氨及其他液化氣體通車裝運(yùn)。3）氯瓶在使用時應(yīng)注意以下事項：氯瓶開啟前，應(yīng)先檢查氯瓶的放置位置是否正確，然后試開氯瓶總閥。氯瓶在使用過程中，應(yīng)經(jīng)常用自來水沖淋，以防止瓶殼由于降溫而結(jié)霜。氯瓶使用完畢后，應(yīng)保證留有0.05MPa~0.1MPa的余壓。4）做好記錄與分析。給水自動控制系統(tǒng)給水自動控制系統(tǒng)混凝劑自動投注控制系統(tǒng)圖片自動加氯控制系統(tǒng)圖片3、沉淀池的自動排泥

給水廠多采用平流式沉淀池，池底沉泥不是均勻分布，排泥機(jī)必須變速行走。現(xiàn)在的平流池排泥機(jī)多為有級調(diào)速運(yùn)行，利用平流池上設(shè)置的幾個行程開關(guān)來控制運(yùn)行速度。

排泥車的行走電機(jī)可采用變頻器控制，通過變頻器控制排泥機(jī)的行走速度。即在排泥機(jī)輪子上安裝接近開關(guān)，輪子走一圈PLC計數(shù)一個脈沖，排泥機(jī)行走距離的測量通過計算輪的脈沖數(shù)來完成。當(dāng)達(dá)到某個設(shè)定的脈沖數(shù)時，PLC用事先設(shè)定的對應(yīng)頻率來調(diào)整排泥機(jī)變頻器的運(yùn)行頻率。給水自動控制系統(tǒng)給水自動控制系統(tǒng)沉淀池自動控制系統(tǒng)圖片4、濾池的恒水位控制及自動反沖洗濾池的恒水位過濾控制是根據(jù)液位儀反應(yīng)的對應(yīng)濾格水位的變化，通過調(diào)節(jié)濾池出水調(diào)節(jié)閥開啟度，達(dá)到使該格濾池內(nèi)水位恒定，從而保證正常的濾速和過濾效果。濾池的水位調(diào)節(jié)方法，是控制濾池出水閥門的開啟大小來實現(xiàn)。給水自動控制系統(tǒng)

濾格恒水位過濾由安裝在濾池的PLC控制器進(jìn)行控制。依據(jù)水池中水位的變化調(diào)節(jié)清水出水閥的開啟度來實現(xiàn)等速的恒水位過濾。系統(tǒng)根據(jù)所接受到的水位信號輸送到PLC控制器，PLC控制器把液位信號與液位設(shè)定值進(jìn)行比較處理后，送出一定的電流信號控制清水閥開啟度，當(dāng)水位信號高于設(shè)定的恒水位時，開大出水閥；當(dāng)水位信號低于設(shè)定的恒水位時，關(guān)小出水閥；當(dāng)水位信號等于恒水位時，保持出水閥開啟度不變。

濾格水位的控制是一個典型的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)。給水自動控制系統(tǒng)

濾池反沖洗依靠周期及水頭損失兩個參數(shù)來啟動，但水頭損失啟動反沖洗的機(jī)會很少，而且由于水頭損失壓力計經(jīng)過長期運(yùn)行產(chǎn)生零漂，如果不及時校準(zhǔn)，其數(shù)據(jù)往往不可靠。

當(dāng)達(dá)到反沖洗條件或人為強(qiáng)制反沖時，每組濾池就地控制柜向主站發(fā)出反沖洗請求，主PLC對需要反沖洗濾組進(jìn)行排序，采用先進(jìn)先出的堆棧式管理，在滿足反沖洗條件后，調(diào)整首先要反沖的濾組的閥門狀態(tài)，待水位降到一定高度后，啟動鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行氣洗，按約定時間氣洗結(jié)束后，開啟反沖泵進(jìn)行氣水聯(lián)洗，聯(lián)洗結(jié)束后，關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，再開啟一臺反沖洗水泵進(jìn)行水洗，水洗結(jié)束后，恢復(fù)本組濾池的正常濾水狀態(tài)，進(jìn)行下一組反沖洗。

所有反沖結(jié)束后，進(jìn)入正常的恒水位濾水工作周期。給