城市污水處理廠電氣工程施工及自動化控制分析

張娜 岳品一 許海鳳

(1.浙江省工業(yè)設計研究院有限公司 浙江 杭州 310022; 2.沈陽豐名建筑工程有限公司 遼寧 沈陽 110000; 3.浙江菲達環(huán)?？萍脊煞萦邢薰菊憬?紹興 311800)

1 城市污水處理廠電氣工程施工現狀與困境

隨著城市化進程的加快，城市污水處理廠已成為城市基礎設施建設中的重要組成部分。然而，電氣工程施工卻是污水處理廠建設中的一個薄弱環(huán)節(jié)，存在著一系列的困境。

1.1 施工難度較大

污水處理廠電氣工程的施工難度較大，需要具備專業(yè)的技術和經驗。由于污水處理廠的電氣工程涉及的范圍較廣，包括高低壓電力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等，因此需要施工人員具備全面的專業(yè)知識和技能。而往往一些施工人員缺乏技術經驗，造成電氣設備接線不規(guī)范，存在安全隱患。

1.2 施工周期長

污水處理廠電氣工程的施工周期長，需要耗費大量的時間、人力、物力。而且，由于污水處理廠的電氣設備運行環(huán)境惡劣，如果設備選型不當，容易導致設備損壞或者不能正常工作。因此施工過程中需要注意安全問題，以及施工的難度和復雜性[1]。

1.3 污水處理工藝落后，處理效率低

隨著城市化的加速和人口的增加，城市污水處理廠面臨的壓力也越來越大。城市污水處理廠污水處理工藝落后，處理效率低，難以處理大量的污水。落后的污水處理工藝導致處理廠的處理能力不足。此外，電氣設備老化導致的問題包括但不限于設備需要更頻繁地進行維護和修理，增加運行成本。

2 污水處理廠應用電氣自動控制系統(tǒng)技術的必要性

2.1 提高處理效率

電氣自動控制系統(tǒng)可以精確控制污水處理的各個環(huán)節(jié)，從而提高處理效率，減少廢水排放。采用電氣自動控制系統(tǒng)可以實現對處理廠的全過程控制和優(yōu)化，使處理廠的工作更加高效化、精細化、智能化，從而實現處理效率的提高。

2.2 降低能耗

該技術可根據實際情況調整設備的運行狀態(tài)，避免能源浪費，降低能源成本。采用電氣自動控制系統(tǒng)能夠實現對能耗的有效監(jiān)測和控制，使處理廠在保證污水處理質量的前提下，盡可能地降低能源消耗。

2.3 提高設備穩(wěn)定性

電氣自動控制系統(tǒng)可以對設備進行實時監(jiān)控和診斷，及時發(fā)現問題并進行維修，提高設備穩(wěn)定性和可靠性。采用電氣自動控制系統(tǒng)可以對處理設備進行全面的監(jiān)測和診斷，及時發(fā)現和解決設備故障，從而保證處理廠設備的穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 降低運行成本

采用電氣自動控制系統(tǒng)可以實現對處理廠的自動化運行，減少人工干預，降低運行成本和管理費用。

3 城市污水處理廠電氣工程的施工流程

3.1 電纜橋架安裝

在污水處理廠電氣工程中，電纜橋架的安裝和布置是非常重要的一環(huán)。在污水處理廠中，電氣設備通常比較多，所以需要使用大量的電纜來連接這些設備，而電纜橋架可以起到支撐和保護電纜的作用，從而確保電纜的安全性和使用壽命。

在電纜橋架的安裝和布置中，需要注意以下幾點。首先，應當根據電纜的數量、長度、重量和安裝高度等因素，選擇合適的電纜橋架類型，并進行合理的布置。根據電纜的類型和用途，選擇不同的電纜橋架類型和規(guī)格。其次，在橋架的連接和安裝過程中，應當注意保護電纜，避免劃傷電纜的外皮。再次，在變形縫處需要做跨接接地，并設置補償裝置，以避免橋架變形對電纜的影響。最后，在電纜橋架的安裝前，應當進行充分的規(guī)劃和設計，確定橋架的布置和連接方案，并進行必要的測試和檢驗，以確保電纜橋架的安全可靠。還應當注意電纜橋架的通風和防火問題，避免電纜橋架成為火災的發(fā)源地。

3.2 線纜配管（暗配）

3.2.1 管道選擇

在進行線纜暗配施工前，應選擇合適的管道。一般情況下，使用PVC管道或鍍鋅鋼管道，其尺寸應根據線纜數量和規(guī)格來確定。需要注意的是，管道的材質和尺寸應該與環(huán)境和線纜的特性相匹配，以確保線纜安全地運輸電力信號。

3.2.2 預埋管道安裝

預埋管道的安裝應在土建工程施工前進行，管道應埋深不少于0.7 m。管道的坡度應符合規(guī)范要求，管道的連接處應牢固、可靠。在進行管道安裝時，應該注意管道的搭建方向和朝向，以確保未來維護和管道的使用方便。此外，還應注意管道環(huán)境的清潔和通風，以避免管道內部積水和氣體堆積[2]。

3.2.3 管道密封

管道連接處應采用專用密封膠進行密封，以防止污水滲漏。同時，管道的穿墻處也應進行密封處理，在進行管道密封前，應該先對管道進行清洗和消毒，以確保管道內部的衛(wèi)生。

3.2.4 管道維護

在城市污水處理廠電氣工程的施工中，管道的維護也是非常重要的。管道應定期進行清洗和消毒，以確保管道內部的衛(wèi)生，并定期檢查管道的密封情況，及時進行維護和更換。如果發(fā)現管道存在損壞或老化等情況，應及時進行修復或更換，以確保管道的安全和穩(wěn)定運行。

3.3 線纜敷設

在城市污水處理廠電氣工程的施工過程中，線纜敷設是其中一個非常重要的環(huán)節(jié)，它關系到電氣設備運行的穩(wěn)定性和安全性，線纜敷設的施工流程如下。

3.3.1 施工前準備

在進行線纜敷設前，需要對施工區(qū)域進行勘測和測量，確定線纜敷設的路線和長度，并對所需的線纜進行清點和檢查，確保線纜完好無損。此外，還需要制訂施工計劃和安全方案，確保施工過程穩(wěn)定、安全。

3.3.2 敷設線管

敷設線管是線纜敷設的前置工作，需要根據路線和長度，在地面或墻面上預留好線管的位置。然后在線管內引線，保證線管的質量和安裝位置符合要求。在敷設線管的過程中，還需要注意線管的密封性，避免水分、灰塵等進入線管內部，影響線纜的使用壽命。

3.3.3 敷設線纜

線纜需要按照預定路線和長度進行敷設，同時需要注意線纜的彎曲半徑，避免過小的彎曲半徑引起線纜損壞[3]。在進行線纜敷設時，工人應該注意線纜的特性和構造，以確保線纜的安全和穩(wěn)定性。在敷設過程中，還需要注意線纜的起始點和終止點的連接，確保線纜的連通性。

3.3.4 測試驗收

線纜敷設完畢后，需要進行測試驗收，確保線纜的電氣性能符合要求。測試內容包括線纜的絕緣電阻、電氣強度、接地電阻等。如果在線纜敷設的過程中出現問題，需要及時進行處理，以免對后續(xù)工程造成影響[4]。

3.4 配電柜安裝

在城市污水處理廠電氣工程中，配電柜是至關重要的設備之一，它負責將發(fā)電機房發(fā)出的電力分配給各個電氣設備。為了保證城市污水處理廠的正常運行和安全性，配電柜的安裝和調試工作必須嚴格按照相關規(guī)范和標準進行操作。配電柜安裝的施工流程如下。

3.4.1 配電柜選型

在配電柜的選型過程中，需要考慮電氣設備的功率、電流等參數，以確保配電柜的容量足夠。同時，還需要考慮配電柜的品牌、型號和質量等因素，以確保選擇的配電柜能夠滿足工程的需求并且具有較好的可靠性。

3.4.2 安裝支架

在選好配電柜后，需要先安裝支架。支架需要安裝在墻上或地面上，確保支架的穩(wěn)固和可靠。在安裝支架時，需要根據配電柜的重量和尺寸選擇合適的安裝位置，并使用膨脹螺栓或焊接等方式將支架固定在墻壁或地面上。同時，還需要使用水平儀對支架進行調整，確保支架水平度和垂直度達到要求[5]。

3.4.3 安裝配電柜

將配電柜搬運到安裝位置后，需要使用螺栓將配電柜固定在支架上。在安裝過程中，需要確保配電柜的水平度和垂直度。安裝好配電柜后，還需要對配電柜的密封性進行檢查，以確保配電柜能夠防止灰塵、濕氣等外界因素的影響。

3.4.4 連接電源

安裝好配電柜后，需要進行電源連接，將發(fā)電機房發(fā)出的電線引入配電柜內部，然后連接到配電柜的母線上。在連接電源時，需要確認電源線的電壓和電流是否與配電柜的規(guī)格相符，并確保接線的牢固和安全性。

3.4.5 連接負載

完成電源連接后，需要連接負載。將各個電氣設備的電線引入配電柜內部，然后連接到相應的斷路器上。在連接負載時，需要根據電氣設備的功率和電流等參數選擇合適的斷路器，并確保連接牢固和安全。

3.5 防雷與接地保護

城市污水處理廠的電氣工程施工過程中，除了注意電氣線路的安裝和接線，還需要特別關注防雷與接地保護問題。這些問題的重要性在于城市污水處理廠的電氣設備容易受到雷擊和靜電干擾，同時也容易受到電氣故障的影響。因此，為了確保設備運行的安全性和穩(wěn)定性，在施工前、施工中和施工后，都需要有針對性地進行防雷與接地保護。

3.5.1 雷電監(jiān)測

在施工前，需要對周圍環(huán)境進行雷電監(jiān)測，了解當地雷電活動的情況。這有助于制定有效的防雷措施，確保污水處理廠的電氣設備不會受到雷電損害。雷電監(jiān)測可通過使用雷電探測儀或者雷電地閃儀等設備來實現，這些設備可以記錄下當地雷電活動的情況。

3.5.2 防雷措施

根據當地的防雷標準，對污水處理廠的建筑物、設備和電線路進行防雷設計和防雷接地，這包括對建筑物和設備進行避雷針或導線的安裝，以及對電線路進行防雷接地的設計和施工，以確保電氣設備的安全運行。在設計防雷措施時，需要考慮到當地的氣象特點和地質情況，以及雷擊的危害等因素。

3.5.3 接地系統(tǒng)設計

在污水處理廠的電氣工程中，接地保護也是非常重要的。這需要對接地系統(tǒng)進行設計和施工，確保電氣設備的安全運行。在設計接地系統(tǒng)時，需要考慮到接地電阻的大小、接地材料的選擇和接地電極的布置等因素，以確保接地系統(tǒng)的可靠性和安全性。接地系統(tǒng)設計需要充分考慮當地的氣象特點和地質情況，以及污水處理廠周圍的環(huán)境和用途等因素[6]。

3.5.4 接地材料選擇

材料的選用要符合當地的標準，以確保接地效果良好。在選擇接地材料時，需要考慮到其導電性能、耐腐蝕性等因素，如銅線、鋁線等。另外，選擇合適的接地材料可以提高接地系統(tǒng)的可靠性和安全性。

3.5.5 接地系統(tǒng)施工

接地系統(tǒng)的施工需要嚴格按照相關標準進行，以確保接地電阻符合要求。在施工過程中，需要采取一些措施，避免接地電阻過大或過小，從而影響接地系統(tǒng)的可靠性和安全性。接地系統(tǒng)施工需要充分考慮施工工藝和工期，以確保施工質量和安全。在施工過程中，需要對接地系統(tǒng)進行檢測和測試，以確保其符合相關要求。

4 實現城市污水處理廠電氣工程的自動化控制的措施

4.1 設計PLC控制站

4.1.1 控制污水處理過程

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC）控制站可以被用來控制污水處理設備的開關，調節(jié)設備的運行速度、控制水流、氣流、電流等參數，從而可以對污水處理過程進行控制，實現污水的處理和凈化。通過PLC 控制站的控制，污水處理系統(tǒng)可以實現對設備的全面管理和控制，提高系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，以確保污水處理的質量和降低對環(huán)境的影響。

4.1.2 監(jiān)控污水處理設備的運行狀態(tài)

PLC 控制站不僅可以控制污水處理設備，還可以通過監(jiān)測污水處理設備的運行狀態(tài)，如設備的溫度、壓力、流量等參數，并發(fā)現設備的故障情況及時進行修復，保證污水處理系統(tǒng)的正常運行。通過PLC 控制站的監(jiān)控，污水處理系統(tǒng)可以實現對處理過程的全面監(jiān)控，并及時發(fā)現污水處理系統(tǒng)中存在的問題。

4.1.3 系統(tǒng)數據采集和處理

除了控制和監(jiān)控，PLC 控制站還可以對污水處理系統(tǒng)中的各項數據進行采集和處理，如水質、水位、pH值、溶解氧含量等參數，從而實現對污水處理系統(tǒng)的全面掌控和管理。通過PLC 控制站的數據采集和處理，污水處理系統(tǒng)可以實現對處理過程的全面監(jiān)控，以及時發(fā)現污水處理系統(tǒng)中存在的問題。

4.1.4 污水排放控制與回收利用

PLC控制站還可以用于污水的排放控制和污水的回收利用。通過PLC 控制站的控制和管理，污水處理系統(tǒng)可以實現對排放量的控制和回收利用的實現，降低污染物排放量，保護環(huán)境。這些措施可以進一步提高污水處理系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，確保污水的處理和凈化效果更佳。

4.2 設計自控儀表

自控儀表是污水處理系統(tǒng)中不可或缺的一部分，它們可以實時監(jiān)測和控制污水處理過程中的各個參數，從而保證系統(tǒng)的高效運行。選購合適的自控儀表并將其安裝、調試好是確保污水處理系統(tǒng)順利運行的重要一環(huán)。

在設計污水處理系統(tǒng)時，需要根據實際情況確定需要監(jiān)測和控制的參數。并根據這些參數選購相應的自控儀表，如水位計、pH值計、溶解氧儀等。自控儀表的選擇需要根據實際的情況和使用要求來確定，以確保其功能和性能的匹配。

在安裝和調試自控儀表時，需要注意以下幾點。

（1）安裝位置。自控儀表應該安裝在合適的位置，保證它們可以準確地測量和控制所需的參數，如水位計應該安裝在池塘的合適位置，而pH值計則應該安裝在處理池的入口處。（2）校準參數。在使用自控儀表之前，需要對其進行校準，以確保測量結果的準確性。不同的自控儀表有不同的校準方法，需要根據實際情況進行調整。（3）維護保養(yǎng)。自控儀表應該定期進行維護保養(yǎng)，以保證其長期穩(wěn)定運行。維護保養(yǎng)的內容包括清洗、檢查和更換部件等。（4）數據記錄。自控儀表可以記錄污水處理系統(tǒng)中各個參數的變化情況，這些數據可以用來分析系統(tǒng)的運行情況，數據記錄可以發(fā)送到PLC控制站，讓工作人員可以及時控制這些信息，并做出相應的調整和優(yōu)化。

5 結語

在城市污水處理廠電氣工程施工過程中，需要全面考慮和規(guī)劃設備選型、施工人員技術水平和驗收標準等方面；同時，加強對電氣設備安裝、接線、敷設等方面的監(jiān)督和管理，確保施工質量和安全。此外，實現城市污水處理廠電氣工程的自動化控制，可以設計PLC控制站和自控儀表，只有在全面考慮各方面問題并加以解決的情況下，才能確保城市污水處理廠電氣工程的順利進行和良好運行。