淺談明渠水體提質(zhì)工程電氣及自控設(shè)計(jì)

摘 要：本文描述了明渠水體提質(zhì)工程電氣及自控設(shè)計(jì)內(nèi)容，對明渠水體提質(zhì)工程電氣及自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行討論和分析，希望能夠?yàn)槊髑w提質(zhì)工程電氣及自控系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供一定參考。

關(guān)鍵詞：明渠水體提質(zhì)工程；電氣及自控設(shè)計(jì)；視頻監(jiān)控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.105

0 引言

在城市市政建設(shè)中，明渠水體提質(zhì)工程是提高渠道水體的溶解氧，并始終保持在較高的水平，透明度改善，保持水質(zhì)不黑臭；遇到雨天污水溢流或其他突發(fā)性排污導(dǎo)致水質(zhì)惡化時(shí)，在72小時(shí)內(nèi)使渠道水體恢復(fù)至不黑臭狀態(tài)，改善水體水質(zhì)。作為整個(gè)污水處理系統(tǒng)中重要的組成部分，明渠水體提質(zhì)工程在新時(shí)期中大大提升了城市生活品質(zhì)。

1 概述

武漢某明渠全長1.2km，渠道寬度為20m。明渠水體提質(zhì)工程主要工程內(nèi)容包括明渠水生態(tài)修復(fù)工程、面源污染削減、清淤工程、生態(tài)監(jiān)測等，其中水生態(tài)修復(fù)工程配置納米曝氣機(jī)5套、潛水推流曝氣機(jī)16臺(tái)、水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備2套；為方便明渠設(shè)備集中管理，新建明渠集中管理房1座。

明渠水體提質(zhì)工程的工藝、生產(chǎn)設(shè)備，其運(yùn)行狀況將直接影響整個(gè)明渠水體提質(zhì)系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。進(jìn)一步提高電氣、自控的設(shè)計(jì)和實(shí)施水平就顯得格外重要。明渠水體提質(zhì)工程電氣及自控設(shè)計(jì)一般包括：工程范圍內(nèi)用電設(shè)備供配電設(shè)計(jì)、防雷及接地設(shè)計(jì)、集中控制系統(tǒng)PLC系統(tǒng)配置、水質(zhì)在線監(jiān)測、視頻監(jiān)控配置等。

2 電氣設(shè)計(jì)

（1）電氣設(shè)計(jì)范圍及內(nèi)容。根據(jù)工藝專業(yè)提供的用電設(shè)備，按照國家有關(guān)電氣專業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行本工程電氣設(shè)計(jì)。以10KV進(jìn)線電纜終端為界，具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：10KV箱變，管理房、納米曝氣機(jī)、潛水推流器、水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備、視頻監(jiān)控的配電，防雷接地，電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)。

（2）電源及電壓。本明渠水體提質(zhì)工程供電按三級負(fù)荷要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，為單回10KV供電。本工程電源由城市10KV電源引入，電壓等級為10/0.4/0.22KV。

（3）設(shè)備配套控制柜。各類用電設(shè)備配套設(shè)置控制柜，防護(hù)等級不低于IP55，采用雙層門設(shè)計(jì)，并配有門鎖防止誤操作?？刂乒裰饕捎檬謩?dòng)、自動(dòng)、遠(yuǎn)程相結(jié)合操作的方式，并預(yù)留自動(dòng)操作和狀態(tài)采集的接點(diǎn)，作為遠(yuǎn)程PLC控制用。

（4）計(jì)量與功率因數(shù)。用電計(jì)量方式由供電局確定，設(shè)計(jì)采用高供高量的計(jì)量方式。明渠內(nèi)其他用電按規(guī)范設(shè)置電工測量儀表及用電計(jì)量儀表。

為了提高用電設(shè)備運(yùn)行功率因數(shù)，設(shè)計(jì)在低壓側(cè)采用集中補(bǔ)償方式進(jìn)行補(bǔ)償，無功補(bǔ)償裝置。采取自動(dòng)投切的方式，滿足補(bǔ)償后10kV高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95。

（5）線路敷設(shè)。電纜敷設(shè)主要采用穿管敷設(shè)，電纜保護(hù)管埋地敷設(shè)時(shí)，管頂距地面深度不小于0.7m。對于無法埋地敷設(shè)的河段，采用防水電纜；水下電纜不得懸空于水中，應(yīng)敷設(shè)于水底。暴露在空氣中的部分應(yīng)加裝碳素波紋管套管并采用卡扣固定；水下電纜不宜在中間設(shè)置接頭。

電纜敷設(shè)通過河道、水渠等障礙時(shí)，采用頂部懸掛、側(cè)壁懸掛敷設(shè)方式。懸吊架設(shè)的電纜與橋梁構(gòu)架之間的凈距不小于0.5m。在橋梁上增加的電纜和附件等設(shè)施，不得減小橋底或整條河道的最小凈空。

（6）防雷接地。根據(jù)計(jì)算，本工程不設(shè)防直擊雷的措施。所有電氣設(shè)備外露可導(dǎo)電部分、電纜支架等需利用接地干線（PE）可靠接地。建（構(gòu)）物內(nèi)所有金屬管線、金屬構(gòu)件、金屬欄桿、金屬門窗及PE線等均作可靠等電位聯(lián)結(jié)。工作接地、保護(hù)接地及防雷接地共用接地體，主體建（構(gòu)）物接地電阻不大于1歐姆，輔助建（構(gòu)）物接地電阻不大于4歐姆。

380/220V低壓配電接地型式采用TN-S系統(tǒng)。高低壓電氣設(shè)備接地保護(hù)，以及防雷保護(hù)共用一套接地網(wǎng)，接地裝置利用構(gòu)筑物基礎(chǔ)內(nèi)主筋，并引出與人工接地體相連，要求接地電阻不大于1歐。

3 自控設(shè)計(jì)

（1）PLC系統(tǒng)配置。由于明渠距離較長，各設(shè)備均勻分布在明渠內(nèi)，為便于集中控制，明渠內(nèi)共設(shè)置5套遠(yuǎn)程分布式I/O系統(tǒng)、2套水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備，均通過光纖傳輸至管理房光纖交換機(jī)，最終接入管理房PLC系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對明渠水生態(tài)設(shè)備的集中控制。

在明渠管理房內(nèi)設(shè)置一臺(tái)PLC柜，用于明渠內(nèi)的水生態(tài)修復(fù)納米曝氣機(jī)、潛水推流器、水質(zhì)在線監(jiān)測等設(shè)備的自動(dòng)控制，設(shè)備和供配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)采集、工藝檢測儀表的實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)上傳等，將采集的數(shù)據(jù)與信號(hào)通過以太網(wǎng)上傳至控制室內(nèi)，便于站內(nèi)集中管理，接收中控室的控制指令，實(shí)現(xiàn)對工藝設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。預(yù)留4G無線路由器，通過接入互聯(lián)網(wǎng)，使明渠可以與智慧城市等更高級別的控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程控制。

在管理房控制室內(nèi)設(shè)置工程師站，配備工業(yè)計(jì)算機(jī)一臺(tái)。主要功能為接收控制層傳送來的各工段的工藝參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)。計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)顯示生產(chǎn)過程，各種工藝參數(shù)趨勢圖，為生產(chǎn)管理提供依據(jù)。

PLC站與控制室之間通過100M工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和信息交換，通訊介質(zhì)為光纖；PLC站與高、低壓智能電表之間采用Modbus通訊協(xié)議。

（2）明渠水質(zhì)在線監(jiān)測。對PH、溫度、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度、氨氮、氧化還原電位等水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)明渠具體情況設(shè)置2處水質(zhì)在線監(jiān)測點(diǎn)。明渠水質(zhì)在線監(jiān)測通過光纖將各信號(hào)接入明渠管理房中控室PLC站。

（3）視頻系統(tǒng)配置。工業(yè)電視（CCTV）監(jiān)控系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)明渠內(nèi)重要設(shè)備的監(jiān)控，便于值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場問題，排除故障，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的無人值守。明渠內(nèi)配置一體化智能球型彩色攝像機(jī)，并設(shè)置硬盤錄像機(jī)進(jìn)行單體視頻錄像、存儲(chǔ)及畫面回放，攝像機(jī)通過光纖接入明渠管理房中控室。

4 結(jié)論

本文以一個(gè)常規(guī)明渠水體提質(zhì)工程為例，描述明渠水體提質(zhì)電氣及自控設(shè)計(jì)中內(nèi)容和部分注意事項(xiàng)，為類似項(xiàng)目電氣及自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考和借鑒。

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作者簡介：熊艷霞（1979-），女，湖北利川人，碩士，中級電氣工程師，研究方向：電氣及自控。