污水廠提升泵自適應(yīng)啟?？刂频膶?shí)現(xiàn)

陳世委

[摘 要]本文闡述了開化富春紫光水務(wù)有限公司預(yù)處理廠污水提升泵利用結(jié)構(gòu)化文本編輯的程序?qū)崿F(xiàn)了自適應(yīng)的自動(dòng)控制，使其科學(xué)運(yùn)行，為整個(gè)污水處理工藝穩(wěn)定提供保障，對(duì)類似的控制提供了程序范例，具有借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]污水提升；自適應(yīng)控制；結(jié)構(gòu)化文本

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）02-0020-02

0 引言

隨著污水處理設(shè)施如火如荼的建設(shè)，如何有效管理污水處理設(shè)置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施優(yōu)化管理，從而發(fā)揮出其最大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值成為了迫在眉睫需要解決的問題。污水提升在污水處理工藝中廣泛存在，如污水泵站、調(diào)節(jié)池提升井、中間提升井、出水提升井等，污水提升主要由提升泵實(shí)現(xiàn)。一般根據(jù)工藝與處理水量不同，提升泵均為多用多備狀況，如三用一備、四用兩備等。水泵是提升井管理中的重點(diǎn)，如何有效管理與運(yùn)行提升泵，關(guān)系到整個(gè)污水系統(tǒng)工藝的穩(wěn)定。

提升泵是污水處理工藝中的能源大戶，也是設(shè)備管理的重點(diǎn)，如何控制好提升泵的高效優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，不僅關(guān)系到污水處理工藝的運(yùn)行穩(wěn)定，也關(guān)系到污水處理工藝的節(jié)能降耗等。污水提升泵站作為污水處理設(shè)施的重要組成部分，在整個(gè)污水處理工藝以及生產(chǎn)管理中擔(dān)任了重要的角色。為了有效管理污水提升泵，需要建立一套高效、低耗、科學(xué)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)。

1 傳統(tǒng)提升泵的運(yùn)行模式

一般提升泵均采用PLC控制，控制方式分為就地控制、中控控制與自動(dòng)控制，就地控制與中控控制均為人為操作設(shè)備啟停，設(shè)備的運(yùn)行與否由操作人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況來處理。自動(dòng)控制主要設(shè)置啟泵液位和停泵液位，實(shí)現(xiàn)水泵根據(jù)水位自動(dòng)啟停。自動(dòng)控制模式下，如何分配不同水泵的啟停是提升井自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)提升泵自動(dòng)控制均采用輪詢啟動(dòng)方式進(jìn)行，輪詢啟動(dòng)邏輯基本采用順序啟動(dòng)，先啟動(dòng)的泵先停，后啟動(dòng)的泵后停，具體運(yùn)行邏輯分析如下：

1.1 傳統(tǒng)泵站的輪詢啟動(dòng)

以三臺(tái)提升泵為例，一般情況為兩用一備或者一用兩備，其具體控制邏輯如下：首先需設(shè)置啟動(dòng)一臺(tái)泵液位、啟動(dòng)兩臺(tái)泵液位、停泵液位。當(dāng)提升井液位不斷上升，滿足啟動(dòng)一臺(tái)泵液位時(shí)，啟動(dòng)1#泵，此時(shí)如果滿足啟動(dòng)兩臺(tái)泵液位條件時(shí)，啟動(dòng)2#泵；此時(shí)有兩臺(tái)泵在運(yùn)行，提升井液位不斷下降，達(dá)到停止一臺(tái)泵液位時(shí)，停止1#泵，再達(dá)到停止一臺(tái)泵液位時(shí)，則停止2#泵。

水泵輪流啟動(dòng)的邏輯基本可概括為：1、啟動(dòng)順序按照順序流程走，這次先啟動(dòng)1#泵、下一次先啟動(dòng)2#泵、再下一次先啟動(dòng)3#泵，再下一次又先啟動(dòng)1#泵，如此循環(huán)類推；2、停泵順序：停泵順序按先啟動(dòng)先停，如滿足兩臺(tái)泵運(yùn)行條件的，1#泵先啟動(dòng)，達(dá)到第二臺(tái)泵液位時(shí)，啟動(dòng)了2#泵，則停一臺(tái)泵時(shí)，先啟動(dòng)的1#泵優(yōu)先停止。

1.2 輪詢啟動(dòng)的缺點(diǎn)

基于順序啟動(dòng)提升泵控制邏輯簡單明確，啟泵停泵順序較為固定，便于操作人員判斷，但這種邏輯存在許多缺點(diǎn)：

1、實(shí)現(xiàn)控制邏輯的程序較為復(fù)雜，隨著水泵數(shù)量的增加，需考慮羅列各種情況，程序數(shù)量將呈幾何級(jí)增長；

2、當(dāng)有水泵處于停電、故障、就地狀態(tài)時(shí)，將影響整個(gè)自控運(yùn)行邏輯，甚至當(dāng)一臺(tái)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)自控邏輯將被迫中止；

3、簡單的順序啟動(dòng)，無法考慮每臺(tái)水泵的工況差異，運(yùn)行時(shí)間較長后，勢必造成多臺(tái)水泵運(yùn)行臺(tái)時(shí)差異較大、水泵狀態(tài)差異較大的情況；

4、簡單的順序啟動(dòng)，無法滿足提升泵能耗管理等要求；

2 自適應(yīng)啟?？刂七壿?/p>

基于提升泵順序啟?？刂七壿嫶嬖谝陨系娜秉c(diǎn)，隨著工藝運(yùn)行要求的不斷提高，如何根據(jù)啟動(dòng)頻率對(duì)水泵進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，在此研究了一套可以根據(jù)水泵工況差異，實(shí)現(xiàn)水泵自適應(yīng)啟停的控制邏輯。

水泵自適應(yīng)啟?？刂七壿嬓枰紤]水泵的手自動(dòng)狀態(tài)、故障狀態(tài)、得電狀態(tài)、運(yùn)行臺(tái)時(shí)、水泵效率、啟停次數(shù)等；程序基本思路是讓運(yùn)行臺(tái)時(shí)少、運(yùn)行次數(shù)少的水泵先啟動(dòng)、讓運(yùn)行臺(tái)時(shí)多、啟停次數(shù)多的水泵先停止，從而達(dá)到每臺(tái)水泵都類似的工況狀態(tài)。

2.1 自適應(yīng)控制的基本邏輯

自適應(yīng)程序邏輯思路是：水泵啟動(dòng)時(shí)肯定是一臺(tái)一臺(tái)的啟動(dòng)，水泵停止時(shí)肯定是一臺(tái)一臺(tái)的停止，因此只要判斷何時(shí)增加一臺(tái)水泵，何時(shí)減少一臺(tái)水泵即可，啟動(dòng)過程將分為兩個(gè)邏輯：1、判斷何時(shí)增加一臺(tái)水泵，2、判斷啟動(dòng)那臺(tái)水泵。停止過程也分兩個(gè)邏輯：1、判斷何時(shí)減少一臺(tái)水泵，2、判斷停止那臺(tái)水泵。

2.2 自適應(yīng)控制的程序流程圖

以最常用的三臺(tái)水泵組成的提升井的啟泵過程分析如下：

程序邏輯流程圖（圖1）：

2.3 自適應(yīng)控制的編程實(shí)現(xiàn)

開化富春紫光水務(wù)公司使用的GE PAC3 PLC，該P(yáng)LC支持結(jié)構(gòu)化文本編程，與高級(jí)編程語言類似的結(jié)構(gòu)化文本可實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的邏輯計(jì)算，下面就預(yù)處理廠利用結(jié)構(gòu)化文本實(shí)現(xiàn)水泵自適應(yīng)控制編程分析如下：

程序巧妙的利用的水泵需要運(yùn)行臺(tái)數(shù)和實(shí)際運(yùn)行臺(tái)數(shù)的概念，只要實(shí)際運(yùn)行臺(tái)數(shù)少于需要運(yùn)行臺(tái)數(shù)時(shí)，則均需要增加一臺(tái)水泵。

//液位設(shè)定值保護(hù)，停泵液位設(shè)置不低于1.5米，啟動(dòng)一臺(tái)泵液位設(shè)置不低于1.8米，啟動(dòng)兩臺(tái)泵設(shè)置不低于2.1米

IF TSB_LET_STOP<=1.5 THEN TSB_LET_STOP：=1.5；END_IF；

IF LET_STAR1<=1.8 THEN LET_STAR1：=1.8；END_IF；

IF LET_STAR2<=2.1 THEN LET_STAR2：=2.1；END_IF；

//判斷目前有幾臺(tái)提升泵在運(yùn)行，判斷之前水泵運(yùn)行數(shù)清零，當(dāng)有水泵在運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行臺(tái)數(shù)加一

Pump_Tun_Num：=0；

IF TSB1_RUN THEN Pump_Run_Num：=Pump_Run_Num+1；END_IF；

IF TSB2_RUN THEN Pump_Run_Num：=Pump_Run_Num+1；END_IF；

IF TSB3_RUN THEN Pump_Run_Num：=Pump_Run_Num+1；END_IF；

//增加一臺(tái)水泵有兩種情況，運(yùn)行臺(tái)數(shù)不為1，液位滿足啟動(dòng)一臺(tái)泵條件；運(yùn)行臺(tái)數(shù)不為2，液位滿足啟動(dòng)兩臺(tái)泵條件。

IF TSB_AUTO AND （（TSBYW>LET_STAR1 AND TSBYW1） or （TSBYW>=LET_STAR2 and Pump_Run_Num<>2）） and Second_P

THEN

Pump_Judge_Delay：=Pump_Judge_Delay+1；

END_IF；

//判斷是否啟動(dòng)一臺(tái)水泵，采用了滿足條件30秒后，判斷一次，避免由于液位波動(dòng)等狀況引起系統(tǒng)紊亂

IF Pump_Judge_Delay>=30

THEN

PUMP_ADD_ONE：=1；

Pump_Judge_Delay：=0；

END_IF；

//增加一臺(tái)泵時(shí)，判斷啟動(dòng)那臺(tái)泵，每次都啟動(dòng)臺(tái)時(shí)低的那臺(tái)水泵，采用典型的冒泡法判斷三臺(tái)水泵那臺(tái)臺(tái)時(shí)最小。

IF TSB_AUTO AND PUMP_ADD_ONE THEN

Add_Rtime：=9999999.0；

ADD_PUMP_STEP：=1；

//第一步判斷那臺(tái)水泵臺(tái)時(shí)最低，如果1#泵臺(tái)時(shí)最低則Add_Start_Num賦值為1，如果2#泵臺(tái)時(shí)最低則Add_Start_Num賦值為2，如果1#泵臺(tái)時(shí)最低則Add_Start_Num賦值為3

IF ADD_PUMP_STEP=1 THEN

IF TSB1_H AND NOT TSB1_R AND NOT TSB1_F AND NOT TSB1_E AND TSB1_RTIME

THEN Add_Rtime：=TSB1_RTIME_H；Add_Start_Num：=1；END_IF；

IF TSB2_H AND NOT TSB2_R AND NOT TSB2_F AND NOT TSB2_E AND TSB2_RTIME_

THEN Add_Rtime：=TSB2_RTIME；Add_Start_Num：=2；END_IF；

IF TSB3_H AND NOT TSB3_R AND NOT TSB3_F AND NOT TSB3_E AND TSB3_RTIME

THEN Add_Rtime：=TSB3_RTIME；Add_Start_Num：=3；END_IF；

ADD_PUMP_STEP：=2；

END_IF；

//第二步，判斷啟動(dòng)那臺(tái)水泵

IF ADD_PUMP_STEP=2 THEN

IF Add_Start_Num=1 THEN TSB1_ZDK：=1；END_IF；

IF Add_Start_Num=2 THEN TSB2_ZDK：=1；END_IF；

IF Add_Start_Num=3 THEN TSB3_ZDK：=1；END_IF；

ADD_PUMP_STEP：=0；

PUMP_ADD_ONE：=0；

END_IF；

END_IF；

停止某一臺(tái)水泵的邏輯與啟動(dòng)一臺(tái)水泵的邏輯基本是相同，在此不多贅述，這此程序中，當(dāng)某臺(tái)水泵故障、停電、不處于遠(yuǎn)程狀態(tài)，就不會(huì)進(jìn)入判斷程序，貳當(dāng)水泵恢復(fù)正常狀態(tài)后，又自動(dòng)進(jìn)入判斷程序，整個(gè)程序運(yùn)行無需因?yàn)槟撑_(tái)泵狀態(tài)變化而改變，真正實(shí)現(xiàn)了程序的自動(dòng)運(yùn)行。而上述程序中，運(yùn)行臺(tái)時(shí)是表述水泵的狀態(tài)的唯一參數(shù)，如果要加入其它參考條件，如啟停次數(shù)、故障次數(shù)、啟用時(shí)間等，每種參數(shù)加入一個(gè)加權(quán)值，然后計(jì)算整體狀態(tài)值，只需將判斷臺(tái)時(shí)數(shù)最低換成狀態(tài)時(shí)最低就可以實(shí)現(xiàn)水泵的多參數(shù)動(dòng)態(tài)判斷。

本程序在我污水廠，污水泵站中已經(jīng)成功運(yùn)行，運(yùn)行過程中無需人為調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)運(yùn)行，甚至提升井都可以成為隱身提升井，只要設(shè)置好參數(shù)，操作人員都可以忘了它們的存在，真正實(shí)現(xiàn)了各種狀態(tài)下的自適應(yīng)自動(dòng)運(yùn)行。

3 結(jié)論

污水管網(wǎng)的不斷豐富，越來越多的提升泵站建設(shè)投用，自適應(yīng)水泵控制程序可實(shí)現(xiàn)水泵的高效運(yùn)行，自動(dòng)化程度越高運(yùn)行管理的成本越低，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高，不斷豐富自適應(yīng)控制邏輯，使其科學(xué)運(yùn)行，為整個(gè)污水處理工藝穩(wěn)定提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉建超.淺談污水提升泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)[J].技術(shù)與市場，2014，21（5）：145.

[2] 王芳.污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的建立[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2010（6）：78-79.

[3] 孫辰昀.污水處理廠提升泵站自動(dòng)化控制的改進(jìn)[J].新技術(shù)新工藝，2011（12）：45-47.

[4] 韓美卿.PLC結(jié)構(gòu)化文本編程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科研設(shè)計(jì)成果，2014（01）：26-27.