淺議某污水廠的電氣與自控設(shè)計

摘 要：隨著我國工業(yè)化近年的飛速發(fā)展，環(huán)境問題日漸嚴峻，治理水污染已經(jīng)被列入我國政府的重要環(huán)保工作日程。建設(shè)污水處理廠，成為一條行之有效的重要措施。然而，現(xiàn)代污水處理廠規(guī)模逐漸擴大，一旦供電系統(tǒng)故障，將會導(dǎo)致用電設(shè)備癱瘓，造成重大的損失。因此如何合理的設(shè)計電氣與自控儀表，是保證污水處理廠能夠正常工作的重要基礎(chǔ)。本文以某市擬建設(shè)污水處理廠一座，規(guī)模為5萬m3/d為例，給出了設(shè)計中需考慮的具體問題和實施辦法。

關(guān)鍵詞：污水廠 電氣自控 設(shè)計

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0130-01

1 電氣設(shè)計

1.1 設(shè)計范圍

電氣工程的設(shè)計范圍包括：全廠的變配電系統(tǒng)設(shè)計、建筑物的動力及照明設(shè)計、廠區(qū)建筑物防雷與接地設(shè)計、廠區(qū)電纜敷設(shè)及道路照明設(shè)計、一次、二次儀表的設(shè)計、自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計等。

1.2 供電電源

本工程為二級供電負荷，供電電源為一路10 kV專用線路，電源引自附近二次變電所，架空線采用JKYJ-10-3*70，供電距離為3.5 km，在廠外末端桿處轉(zhuǎn)變電纜入戶。

1.3 負荷計算

污水廠的主要構(gòu)筑物及用電負荷為：粗格柵及污水提升泵站246.78 kW、細格柵沉砂池28.69 kW、A2/O生物氧化池249.60 kW、二沉池22.20 kW、二次提升水池44.55 kW，鼓風(fēng)機房及變電所407.17 kW、污泥濃縮脫水間127.19 kW、深度處理車間130.68 kW、紫外線消毒渠50.87 kW、藥劑制備車間26.23 kW、綜合樓60.00 kW，門衛(wèi)2KW，廠區(qū)照明10 kW等，設(shè)備用電負荷共約為1432.96 kW，同時利用系數(shù)取0.85，補償后COSΦ取0.95，總計算負荷約為1195.06 kW，經(jīng)無功補償后視在功率為1257.96 kVA，負荷率約為0.78左右。污水廠內(nèi)設(shè)附設(shè)式變電所一座，靠近負荷中心鼓風(fēng)機房。內(nèi)設(shè)高低壓配電室，變壓器室，10 kV系統(tǒng)采用KYN中置式真空開關(guān)柜5臺。結(jié)線方式為單母線不分段，操作電源采用交流操作方式，采用綜合繼電保護裝置。選用兩臺變壓器同時運行，型號為S11-10/0.4-800 kVA，低壓母線中間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，最大負荷時兩臺變壓器同時并列運行，事故時互為備用。變電所低壓配電系統(tǒng)均選擇GGD低壓開關(guān)柜8臺。放射式向各建構(gòu)筑物供電。污水提升泵站設(shè)控制室，設(shè)GGD配電柜8臺，放射式向污水泵站及細隔柵及沉砂池設(shè)備配電及控制，；鼓風(fēng)機房安裝GGD配電柜12臺，控制生化池、二沉池和鼓風(fēng)機房的用電設(shè)備；濾池控制室內(nèi)安裝動力柜7臺，控制濾池及提升水池內(nèi)的電氣設(shè)備；污泥脫水間安裝動力控制柜3臺，其中2臺為脫水機廠家成套提供控制柜；消毒池安裝動力控制柜1臺；藥劑制備車間設(shè)配電柜2臺，控制加氯加藥設(shè)備。

1.4 繼電保護、計量和無功補償方式

繼電保護按照國家有關(guān)規(guī)范，本工程采用微機變電所綜合自動化系統(tǒng)，對10 kV系統(tǒng)實行保護和監(jiān)控。繼電保護裝置采用微機綜合保護裝置，依照國家有關(guān)規(guī)定，進線電源采用帶時限速斷和過電流保護。變壓器采用電流速斷、過電流、溫度單相接地保護。低壓進線開關(guān)采用短路速斷保護、過負荷保護、單相接地保護。低壓配出線采用速斷和過載保護。計量采用高壓側(cè)計量。無功補償采用提升泵站和變電所內(nèi)低壓配電系統(tǒng)集中補償方式，補償后的功率因數(shù)達到0.95以上。

1.5 主要控制方式

所有現(xiàn)場設(shè)備均采用技術(shù)先進安全可靠自動控制方式，實現(xiàn)3種操作方式，就地手動、遠程控制和PLC自動控制，控制方式選擇開關(guān)設(shè)在現(xiàn)場。鼓風(fēng)機采用機自帶現(xiàn)場控制箱，安裝于現(xiàn)場，具有就地/聯(lián)動，遠動/自動功能，以適應(yīng)不同工作需要時的切換。生化池內(nèi)外回流泵采用變頻控制，根據(jù)工藝需要控制污泥回流量。15 kW以上設(shè)備采用軟起動方式運行。

1.6 照明設(shè)計

照明系統(tǒng)與動力配電系統(tǒng)共用，各照明電源就近引自本建筑物的低壓配電柜或動力配電柜，電壓采用380/220 V三相五線制。車間、變壓器室內(nèi)照度應(yīng)達到100LX，控制室、辦公室應(yīng)達到200LX，A2/O池和二沉池附近應(yīng)達到40LX，道路應(yīng)達30LX。廠區(qū)及各車間內(nèi)采用新光源節(jié)能型燈和部分白熾燈，辦公室、高低壓配電室采用熒光燈，控制室采用嵌入式熒光燈，生化池、二沉池附近采用庭院燈。綜合樓、宿舍及各車間控制室考慮具有空調(diào)負荷用電。

1.7 電纜敷設(shè)設(shè)計

廠區(qū)內(nèi)室外電纜當電纜根數(shù)大于8根時，采用電纜溝敷設(shè)方式，其余采用直埋方式。室內(nèi)電纜采用電纜槽及沿墻和地面鐵管暗配方式。電纜溝內(nèi)電纜為鎧裝。

1.8 防雷及接地設(shè)計

廠內(nèi)建、構(gòu)筑物按三級防雷考慮，配電系統(tǒng)接地形式為TN-C-S系統(tǒng)，采用綜合接地系統(tǒng)，接地電阻應(yīng)滿足小于1歐姆。所有入戶金屬管線、構(gòu)筑物內(nèi)金屬設(shè)備和用電設(shè)備外皮都應(yīng)做等電位連接。另外，考慮到防止感應(yīng)雷侵入，增設(shè)浪涌保護裝置。

2 自控設(shè)計

自動控制系統(tǒng)的設(shè)計和產(chǎn)品選擇首先應(yīng)立足于先進、可靠、實用、價廉、維護簡單的原則，使建成的污水廠真正達到現(xiàn)代化管理水平。本工程控制系統(tǒng)采用DCS集散控制系統(tǒng)實行生產(chǎn)集中管理與監(jiān)測，就地分散控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔，設(shè)備控制準確，根據(jù)實時監(jiān)測到各種參數(shù)即時控制有關(guān)工藝設(shè)備運行狀態(tài)，糾正偏差，使工況運行點處于最佳狀態(tài)。對污水處理工藝實現(xiàn)全面自動化，并且保證處理污水水質(zhì)達標。

自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：設(shè)計選用目前國內(nèi)外廣泛使用的基于PLC三級分布DCS控制系統(tǒng)，即現(xiàn)場測量控制層、中間監(jiān)視管理層、生產(chǎn)管理層。整個系統(tǒng)通過有線數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)各設(shè)備間的信息交換以及數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)資源的共享。

中間監(jiān)視管理層設(shè)有工控機，對主要工藝設(shè)備的自動控制和生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集和顯示，現(xiàn)場測量控制層根據(jù)現(xiàn)場構(gòu)筑物的地理位置供設(shè)有PLC1∽PLC5控制器和3臺小PLC子站，分別負責(zé)轄區(qū)內(nèi)設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)采集。生產(chǎn)管理層由若干計算機終端組成的一個局域網(wǎng)，其主要負責(zé)污水處理廠的生產(chǎn)調(diào)度、財務(wù)管理、人事管理、辦公應(yīng)用等工作。

現(xiàn)場控制器：6臺現(xiàn)場PLC控制單元?，F(xiàn)場的各種檢測儀表將各種水質(zhì)參數(shù)和物理量參數(shù)傳遞給現(xiàn)場控制單元，經(jīng)現(xiàn)場控制單元予置程序計算后，控制相應(yīng)設(shè)備動作，同時現(xiàn)場PLC單元還要將檢測量和控制量利用通訊系統(tǒng)傳給調(diào)度主機。

參考文獻

[1] 鄭準澤.佛山某污水廠電氣與自控儀表設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究，2011（6）.