水氣車間循環(huán)水、綜合水、濁水泵站集中控制改造

白德俊，周尚昆，王生威，張富珍

(青海發(fā)投堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817099)

1 各泵站運(yùn)行現(xiàn)狀

循環(huán)水泵站：5臺10 kV高壓泵(1000 kW泵4臺， 560 kW泵1臺)；配置后臺狀態(tài)監(jiān)測1套PLC，用于監(jiān)測狀態(tài)。6套涼水塔，3套水輪機(jī)，配置1套PLC。閥門調(diào)節(jié)靠人工現(xiàn)場操作。

綜合水泵站：3臺10 kV、355 kW高壓生產(chǎn)泵，2臺500 kW高壓消防泵；4臺400 V低壓生產(chǎn)泵(75 kW消防泵1臺，110 kW泵3臺); 2臺400 V、75 kW低壓消防泵；配置后臺狀態(tài)監(jiān)測PLC 1套，主要檢測運(yùn)行狀態(tài)、電流、線圈溫度，視頻監(jiān)控1套(可監(jiān)控循環(huán)水、軟化水、空壓站，綜合水)。

濁水回收泵站：2臺400 V、132 kW低壓泵；配置1套后臺狀態(tài)監(jiān)測PLC，1套視頻監(jiān)控，監(jiān)控濁水泵站運(yùn)行。

2 改造必要性

1)各個水處理泵站，主要依靠人工值守，每個操作泵站是“一個個孤島”，無法實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，消耗大量人力；

2)開關(guān)泵和閥門依靠人工調(diào)度指令，人員現(xiàn)場操作實(shí)現(xiàn)；

3)部分泵閥門口徑較大，如循環(huán)水、綜合水，口徑DN1000,每次倒泵作業(yè)另需加派人手協(xié)助。

3 架構(gòu)原理

3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)原理

循環(huán)水、綜合水、濁水三泵房光纖環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊(濁水至綜合水?dāng)?shù)據(jù)利用大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸)，綜合水操作室作為集中控制室，其它兩個泵房原有的上位機(jī)監(jiān)控保持不動，在綜合水增加三臺上位機(jī)，原理圖如圖1。

3.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)說明

目前綜合水PLC系統(tǒng)使用Wincc軟件和組態(tài)王、循環(huán)水PLC系統(tǒng)使用Wincc軟件和力控軟件、濁水PLC系統(tǒng)使用組態(tài)王軟件，由于軟件不一致導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法進(jìn)行通訊，因此對三泵站PLC系統(tǒng)軟件統(tǒng)一使用組態(tài)王后，對畫面進(jìn)行重新組態(tài)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水、綜合水、濁水?dāng)?shù)據(jù)連接。

4 改造方案

通過光纖通信將3個泵站數(shù)據(jù)及視頻監(jiān)控集中于一處，考慮集中至綜合水控制室，以實(shí)現(xiàn)集中控制，有效利用人力資源：改造原則盡量不改變現(xiàn)有各泵站操作模式，有效減少投資，充分利用公司信息可視化網(wǎng)絡(luò)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)原理

4.1 系統(tǒng)硬件改造

1)對循環(huán)水、綜合水、濁水三泵房網(wǎng)絡(luò)線路進(jìn)行改造，通過光纖環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

2)由于濁水至綜合水距離較遠(yuǎn)，鋪設(shè)光纖既耗費(fèi)人力又耗費(fèi)光纖，考慮到公司大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)從4#門至中控樓已鋪設(shè)暢通(濁水至綜合水?dāng)?shù)據(jù)利用大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)備用線路進(jìn)行傳輸，新增濁水至4#門的光纖鋪設(shè)熔接)，再將中控樓至煅燒十字光交箱、煅燒十字光交箱至綜合水之間線路測試，使綜合水至濁水網(wǎng)絡(luò)暢通。

3)循環(huán)水至綜合水鋪設(shè)光纖并進(jìn)行熔接，在綜合水增加交換機(jī)將濁水、循環(huán)水、綜合水?dāng)?shù)據(jù)匯聚進(jìn)行交換通訊。綜合水操作室作為集中控制室，增加三臺上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)視及操作。

4.2 系統(tǒng)軟件改造

1)目前綜合水PLC系統(tǒng)使用Wincc軟件和組態(tài)王、循環(huán)水PLC系統(tǒng)使用Wincc軟件和力控軟件、濁水PLC系統(tǒng)使用組態(tài)王軟件，由于軟件不一致導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法進(jìn)行通訊，因此對三泵站PLC系統(tǒng)軟件統(tǒng)一使用組態(tài)王。

2)對三泵站PLC系統(tǒng)軟件進(jìn)行更新安裝調(diào)試，使整個系統(tǒng)軟件進(jìn)行統(tǒng)一。

3)對畫面進(jìn)行重新組態(tài)，將濁水、循環(huán)水、綜合水三站畫面進(jìn)行整合，集中在同一畫面，使每臺電腦都可以監(jiān)視和操作每個泵站設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了流程化的電腦操作。

4)控制邏輯保持原有不變，對部分控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到控制水平最佳狀態(tài)，通過對控制邏輯、網(wǎng)絡(luò)通訊測試及調(diào)試實(shí)現(xiàn)循環(huán)水、綜合水、濁水?dāng)?shù)據(jù)連接。

4.3 設(shè)備設(shè)施改造

循環(huán)水地處車間辦公區(qū)域及綜合水旁，5臺泵幾乎全開運(yùn)行，倒泵操作頻次少，現(xiàn)場不做大變動，5臺泵出口增加遠(yuǎn)傳壓力變送器及1套監(jiān)控后臺到集中室；濁水泵站距離集中室較遠(yuǎn)(約2公里)，到停泵操作再到現(xiàn)場不合適，計(jì)劃將2臺泵進(jìn)出口蝶閥加裝電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器以及遠(yuǎn)傳壓力變送器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程泵啟停操作。同時將濁水視頻監(jiān)控傳輸至綜合水集控室。

執(zhí)行器技術(shù)要求：

1)電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器為智能一體化產(chǎn)品，包括電機(jī)，減速機(jī)構(gòu)，手輪等必需部件，配置一體化智能控制單元，可以檢測閥位變化和執(zhí)行機(jī)構(gòu)受力狀況

2)電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器采用“非侵入式”設(shè)計(jì)，要求控制面板上配置四個按鍵，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的所有設(shè)定和調(diào)試工作，可以快速準(zhǔn)確地通過四個按鍵來完成。不需要打開執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼。

3)在正常流量(工廠100%負(fù)荷)時調(diào)節(jié)閥的開度：等百分比特性閥芯不大于85%，線性特性閥芯不大于65%。

4)電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器使用在高壓差或關(guān)閉時單向壓差等于最大工作壓力的100%～110%時，閥門仍能保持穩(wěn)定的關(guān)閉。

5)在電動調(diào)節(jié)閥不銹鋼銘牌上打印閥門位號、口徑、流通能力(KV值)、閥體壓力等級、材質(zhì)、并永久牢固的固定在閥體上。每個閥體上有流體流向標(biāo)識。

6)電動調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)的選用等于或高于儀表數(shù)據(jù)表中技術(shù)參數(shù)要求。

7)設(shè)備應(yīng)滿足使用地的環(huán)境要求。

使用地的環(huán)境條件：

環(huán)境溫度：-27～35 ℃

海拔：3 000 m

8)保護(hù)裝置有雙重限位、過熱保護(hù)、過載保護(hù)。全行程時間45秒。及帶手動功能。

電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)改造：

1)將泵進(jìn)口工藝手動閥進(jìn)行改造，拆除原手輪機(jī)構(gòu)，加裝配套電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)工藝特點(diǎn)，泵進(jìn)口閥門平時運(yùn)行時全開狀態(tài)，故改造成電動切斷閥。

2)將泵出口工藝手動閥進(jìn)行改造，拆除原手輪機(jī)構(gòu)，加裝配套電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)工藝特點(diǎn)，泵出口閥門平時運(yùn)行時根據(jù)生產(chǎn)用水進(jìn)行調(diào)節(jié)水流量，故改造成電動調(diào)節(jié)閥。

5 效果評估

改造實(shí)施后經(jīng)幾個月的運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，有效提升集中控制優(yōu)勢，有效解決人力分散操作，達(dá)到節(jié)省人力的目的。另外在后期可對現(xiàn)場手動閥及工藝控制進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)后臺電腦控制，進(jìn)一步提升自控水平。