LW水廠自控系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖設(shè)計

摘要：為實現(xiàn)LW水廠的全自動化安全生產(chǎn)目標(biāo)，本文從自控系統(tǒng)的角度，針對LW水廠反沖洗、砂濾池、炭濾池等關(guān)鍵部位的自動控制要求，分別設(shè)計了有針對性的安全技術(shù)處理方案，并應(yīng)用到實際編程中。生產(chǎn)運行結(jié)果表明該處理方案，較好的實現(xiàn)了水廠的安全運行，對其他水廠的安全聯(lián)鎖要求有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：自動化，自來水廠，安全設(shè)計

中圖分類號：TP277 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-9129（2018）07-0056-01

Abstract： in order to realize the fully automatic safety production target of LW water plant， this paper， from the angle of automatic control system， designed the targeted safety technology treatment scheme for the key parts of LW water plant backwashing， sand filter and carbon filter， and applied it to the real programming. Production and operation results show that the treatment scheme can better realize the safe operation of the water plant， and has certain reference value for the safety interlock requirements of other waterworks.

Key words： automation， waterworks， safety design

1 概述

鄭州市LW水廠工程設(shè)計日供水能力為40萬立方米，處理工藝包括常規(guī)水處理工藝、臭氧-生物活性炭工藝、二級泵房自動供水、污泥脫水工藝等部分。該項目自動控制系統(tǒng)由加藥間PLC1，反沖洗泵房PLC2，二級泵房PLC3，脫水間PLC4等四站組成。下位機采用AB 1769-L71 PLC，上位機采用Intouch。自動化控制的目標(biāo)是實現(xiàn)整個水廠設(shè)備的監(jiān)控和生產(chǎn)的全自動化，實現(xiàn)無人或少人值守。為了確保供水生產(chǎn)的安全，需要針對不同的控制需要，設(shè)計相應(yīng)的安全聯(lián)鎖條件。

2 反沖洗車間概況

反沖洗車間主要有反沖洗相關(guān)的公共設(shè)備，主要包括2臺炭池反沖洗鼓風(fēng)機及閥門；2臺砂濾池反沖洗鼓風(fēng)機及閥門，3臺反沖洗水泵及閥門等。設(shè)置PLC2主站，負責(zé)公共設(shè)備的開停及20格活性炭濾池、24格V型濾池的全自動化反沖洗過程，需要確保反沖洗流程的穩(wěn)定運行。

3 反沖洗泵房公共設(shè)備的安全

3.1主要控制功能

配合炭濾池、砂濾池氣洗過程，實現(xiàn)風(fēng)機與反沖洗過程聯(lián)動；實現(xiàn)風(fēng)機的自動切換；配合砂濾池的混合洗、水洗過程，實現(xiàn)反沖洗泵與反沖洗過程聯(lián)動；實現(xiàn)反沖洗泵的自動切換；綜合處理各炭濾池、砂濾池的反沖洗等請求，協(xié)調(diào)各濾池的工作；各種綜合故障的處理。

3.2安全保護措施

風(fēng)機與旁通閥、反沖泵與出口閥聯(lián)動，防止風(fēng)機帶壓啟動，防止水泵空載運行；砂池風(fēng)機與砂濾池反沖洗進氣閥聯(lián)動、水泵與砂濾池反沖洗進水閥聯(lián)動，防止過載；炭洗風(fēng)機與炭池反沖洗進氣閥聯(lián)動，防止過載運行；炭池、砂濾池緊急停止之后，風(fēng)機、水泵自動停機；水泵、風(fēng)機有故障時自動切換到另一臺，如果都不可控則報警；風(fēng)機、水泵自動輪流開停，防止同一臺設(shè)備一直運行，各設(shè)備運行機會均等；風(fēng)機、水泵停機后時間保護，在30s內(nèi)不會再次啟動；各濾池通訊故障時的報警，10s沒有讀取到濾池子站數(shù)據(jù)自動報警；各設(shè)備開、停機超時報警；設(shè)備過載停機保護；裁決濾池的反洗請求，任何時候保證只有一個濾池沖洗；其他需要沖洗濾池進入等待；炭濾池跨越管液位保護、流量保護，液位、流量報警等；砂濾池自動沖洗濾池超標(biāo)報警等。

3.3連鎖條件

風(fēng)機與旁通閥、反沖洗泵與出口閥聯(lián)動；反沖洗風(fēng)機、水泵與濾池反洗進氣、反洗進水閥聯(lián)動。

4 活性炭濾池的安全

4.1每格濾池的功能

過濾時，開關(guān)閥門到要求的狀態(tài)，遇到故障時發(fā)出警報；執(zhí)行反沖洗流程，并與反沖洗泵房協(xié)調(diào)開關(guān)風(fēng)機，實現(xiàn)反沖洗流程的自動化；定時反沖洗或者手動啟動反沖洗。停運時，主動關(guān)閉相關(guān)閥門；故障狀態(tài)上報到主PLC。

4.2安全保護措施

濾池反沖洗條件與回用池液位、手動進水閘閥有連鎖關(guān)系，防止漫水；反沖洗全過程的時間限制在60分鐘，超出后進入過濾，防止出現(xiàn)設(shè)備異常時影響后續(xù)濾池的沖洗；反沖洗過程中的每一個步驟都有設(shè)備狀態(tài)的檢測，不滿足時不會進入下一步，防止出現(xiàn)意外情況；同時每一步都有時間限制，超出相應(yīng)的時間自動報警；每個閥門的開、關(guān)狀態(tài)，風(fēng)機的啟停狀態(tài)都有時間限制，超出時間自動報警；沖洗流程的第一步會對閥門、風(fēng)機的當(dāng)前狀態(tài)進行檢測，不滿足條件會報警，且不會進入下一步，盡可能將故障消滅在“萌芽”之時；沖洗過程中的每一步都會執(zhí)行相關(guān)的閥門、設(shè)備開停動作，保證在沖洗過程中人工干預(yù)之后，設(shè)備切為自動后系統(tǒng)自動處理。

濾池通訊故障報警：當(dāng)超過10s沒有與主機通訊時提示報警；緊急停運時風(fēng)機聯(lián)動停機；閥門開、關(guān)超時報警；濾池可以獨立設(shè)定為投入自動或者禁用自動沖洗，部分設(shè)備故障時不會影響生產(chǎn)；每個設(shè)備都可以獨立操作，可以在自動過程中介入人工操作，方便運行。

4.3跨越管的安全要求

由于1#～2#沉淀池之間聯(lián)通，南北側(cè)進水量差很多，因此單組自動控制時多余的水會自動分配到另一組池，可能導(dǎo)致漫水，因此必須兩組同時投入自動。由于兩組池配水差別很大，會出現(xiàn)南北側(cè)池只能有一組池子到達設(shè)定流量的情況。南側(cè)進水不能小于北側(cè)，北側(cè)也難以達到2000m3/h的量。可能出現(xiàn)的問題是，跨越管閥門有電，且處于遠程模擬量控制時，如果此時炭濾池PLC沒有電，會出現(xiàn)PLC沒有開度輸出，閥門會自動關(guān)閉！

4.4連鎖條件

反沖洗條件與回用池進水板閥、回用池高高液位連鎖；跨越管閥門與炭濾池的每組進水流量連鎖（目標(biāo)值的1.3倍或者單個池子最大800m3/h）；跨越管閥門與每組炭濾池進水液位連鎖；反沖洗進氣閥與反沖洗風(fēng)機聯(lián)動（不可設(shè)定解鎖）。

5 砂濾池的安全

5.1每格濾池的功能

過濾時，開關(guān)閥門到要求的狀態(tài)，遇到故障時發(fā)出警報；恒水位過濾過程，根據(jù)設(shè)定液位自動PID計算，控制調(diào)節(jié)閥；執(zhí)行反沖洗流程，并與反沖洗泵房協(xié)調(diào)開關(guān)水泵、風(fēng)機，實現(xiàn)反沖洗流程的自動化；反沖洗條件3個，定時時間到、濁度超過設(shè)定值、濾阻超過設(shè)定值；停運時，主動關(guān)閉相關(guān)閥門；故障狀態(tài)上報到主PLC。

5.2安全保護措施

濾池反沖洗條件與回用池液位、手動進水閘閥有連鎖關(guān)系，防止漫水；反沖洗全過程的時間限制在60分鐘，超出后進入過濾，防止出現(xiàn)設(shè)備異常時影響后續(xù)濾池的沖洗；反沖洗過程中的每一個步驟都有設(shè)備狀態(tài)的檢測，不滿足時不會進入下一步，防止出現(xiàn)意外情況；同時每一步都有時間限制，超出相應(yīng)的時間自動報警；每個閥門的開、關(guān)狀態(tài)，水泵、風(fēng)機的啟停狀態(tài)都有時間限制，超出時間自動報警；沖洗流程的第一步會對閥門、水泵、風(fēng)機的當(dāng)前狀態(tài)進行檢測，不滿足條件會報警，且不會進入下一步，盡可能將故障消滅在“萌芽”之時；沖洗過程中的每一步都會執(zhí)行相關(guān)的閥門、設(shè)備開停動作，保證在沖洗過程中人工干預(yù)之后，設(shè)備切為自動后系統(tǒng)自動處理；

濾池通訊故障報警：當(dāng)超過10s沒有與主機通訊時提示報警；閥門開、關(guān)超時報警；濾池可以獨立設(shè)定為投入自動或者禁用自動沖洗，部分設(shè)備故障時不會影響生產(chǎn)；每個設(shè)備都可以獨立操作，可以在自動過程中介入人工操作，方便運行；當(dāng)發(fā)生濾池設(shè)備發(fā)生故障時，自動關(guān)閉進水閥門，停止該格濾池的運行；如果清水閥處于正常狀態(tài)，優(yōu)先進入過濾狀態(tài)；緊急停運時與風(fēng)機、水泵聯(lián)動停機；每組濾池參數(shù)獨立，過濾液位獨立設(shè)置，不會因為池子標(biāo)高、鋪沙量少而影響過濾；反沖洗周期統(tǒng)一設(shè)置，自動情況下不會出現(xiàn)“扎堆”沖洗，由于濾阻、濁度而自動洗池超過數(shù)量時會報警；

5.3連鎖條件

反沖洗條件與回用池進水板閥、回用池液位連鎖；反沖洗進水閥與反沖洗泵聯(lián)動，反沖洗進氣閥與反沖洗風(fēng)機聯(lián)動（不可設(shè)定解鎖）。

6 結(jié)論

本文對LW水廠炭濾池、砂濾池、反沖洗泵等主要工藝控制功能設(shè)計了相應(yīng)的安全聯(lián)鎖條件，目前已經(jīng)應(yīng)用到水廠自控系統(tǒng)的編程過程中。該項目已穩(wěn)定運行1年多，很好的實現(xiàn)了水廠的無人或少人值守目標(biāo)，取得了較好的運行效果。

參考文獻

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