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智慧水務(wù)配電能效管理平臺在污水處理廠的應(yīng)用

更新時(shí)間:2023-08-15      瀏覽次數(shù):345

智慧水務(wù)配電能效管理平臺在污水處理廠的應(yīng)用


李明君

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要:隨著近幾年我國經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展,我國的工業(yè)和民用污水的排放量也隨著人口的增加而不斷加大。工業(yè)污水以及人們生活污水的排放,對水體的污染十分嚴(yán)重。相關(guān)部門對于治理污水排放問題也給予了較大的關(guān)注并提高了整治力度。通過出臺一系列法律法規(guī)來規(guī)范日常污水的排放,從而提升水體的再利用價(jià)值。

關(guān)鍵詞:自動化監(jiān)控系統(tǒng);污水處理;儀器;儀表

0引言

本文以一些污水處理廠采用的先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn),對自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行了一定的分析,闡述了此系統(tǒng)的使用在污水處理中具有的重要意義。通過研究可以看出自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)U棄的污水轉(zhuǎn)變?yōu)檫_(dá)標(biāo)水,在保護(hù)土地等多方面具有良好的作用。從目前的處理方式來看,一般情況下都是采用較為先進(jìn)的控制技術(shù)來處理污水,然后根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中收集的參數(shù)和數(shù)據(jù)變化情況,分析系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

 

1 系統(tǒng)介紹

污水處理廠的自動控制系統(tǒng)一般情況下都以計(jì)算機(jī)控制,其運(yùn)行系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、儀表儀器控制系統(tǒng)這三個(gè)部分組成。在此基礎(chǔ)上,這三個(gè)系統(tǒng)經(jīng)過相互連通、相互轉(zhuǎn)化,經(jīng)過一系列的相關(guān)系統(tǒng)循環(huán)對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理、分散控制、資源共享、工藝聯(lián)通、維護(hù)起來相對比較方便等一些原則。系統(tǒng)經(jīng)過相互的配合,在一定程度上保證了污水處理的效率、質(zhì)量以及處理速度,從而減輕了人工勞動力,保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,而且還實(shí)現(xiàn)了污水處理廠趨于現(xiàn)代化管理模式。只有保證污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行,才能夠進(jìn)一步提升污水的處理質(zhì)量。

上述所說的自動化檢測儀表屬于自控系統(tǒng)中*關(guān)鍵的組成部分之一。通常情況下,所使用的自動化測儀表都是由三個(gè)組成部分構(gòu)成。

第一部分是傳感器。傳感器的作用就是收集系統(tǒng)所檢測到的信號,并將信號進(jìn)行模擬,傳送到子系統(tǒng)中供下一個(gè)環(huán)節(jié)處理。

第二部分是變送器。變送器的主要作用就是將傳感器所測量的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢l率的電流信號。電流信號經(jīng)過相關(guān)的可編程序?qū)肽M量,形成模塊化,這樣便于一些負(fù)責(zé)人對信號進(jìn)行分析和處理。

第三部分是觸摸顯示屏。該組成部分的主要作用就是能夠?qū)y量的結(jié)果較為直觀地反映在電腦屏幕上,同時(shí)將計(jì)算的結(jié)果也清晰地展現(xiàn)給觀察人,同時(shí)也方便了負(fù)責(zé)人在電腦屏幕上對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。這三個(gè)組成部分只有巧妙地聯(lián)系在一起才能使整個(gè)自動化檢測儀表正常運(yùn)行,任何一部分都****;缺少任何一部分,就不能稱之為完整的控制系統(tǒng)。自動化檢測儀表具有多方面的優(yōu)點(diǎn),主要有測量正確、數(shù)據(jù)顯示清晰、反應(yīng)速度靈敏、便于操作和具有較高的可操作性等優(yōu)點(diǎn)。在我們的工業(yè)生產(chǎn)中,此構(gòu)件使用的頻率相當(dāng)高。本文以南山鋁材二廠的污水處理廠為主要例子,深入探討了子控儀表系統(tǒng)的運(yùn)行和使用。

2 建設(shè)簡介

某鋁材二廠污水處理廠是在 2008 年 4 月份開始建設(shè)的,到了2009年5月份左右通水試運(yùn)行。此廠的主要責(zé)任和義務(wù)就是對工廠中所排出的污水進(jìn)行處理,將廢水中的化學(xué)物質(zhì)經(jīng)過處理得到中和,同時(shí)還要對排出的污水進(jìn)行收集并研究污水中的化學(xué)成分,從而確保所排出的水質(zhì)符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

圖 1 污水處理工藝流程

3主要用儀器介紹

根據(jù)施工特點(diǎn)和施工要求,在污水的處理源頭設(shè)置檢測儀表,對整個(gè)處理過程進(jìn)行現(xiàn)場分析和整理。 具體的配置如下:在調(diào)節(jié)池內(nèi)放置兩臺pH儀器,這兩臺儀器的主要作用就是適時(shí)的對廢水中的 pH 值進(jìn)行監(jiān)控,從而確保進(jìn)水水質(zhì)符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn);在A/O生化池中每隔 10m 左右設(shè)置一臺溶解氧測定儀,這一切的主要作用就是檢測各個(gè)水段溶解氧氣的含量;在排水口處也需要安放一臺余氯測量儀器,主要用于檢測出水口處的余氯量,然后再配合相關(guān)的二氧化氯發(fā)生器。此出水口處的水質(zhì)進(jìn)步的凈化和控制;在出水口處還應(yīng)設(shè)置一臺COD檢測儀,主要用于檢測出水處水質(zhì)中COD的指標(biāo)是否合格。

4主要儀表介紹

在自動化監(jiān)控系統(tǒng)對工廠的污水處理過程中,需要用到的主要儀表為液位計(jì)、液位差計(jì)以及流量計(jì)。

其安裝的位置也具有很大的差別,一般情況下再進(jìn)水泵房集池中需要安裝一臺液位計(jì),同時(shí)還要根據(jù)泵房水位值的大小采用自動控制的方式來確保多臺水泵能夠同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。某些泵房水位高出所設(shè)定的正常值時(shí),這時(shí)PLC系統(tǒng)就會按照軟件中所編寫的程序設(shè)定,增加水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的臺數(shù)將水位降到合理的范圍內(nèi),通過減少使用的運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)或者全部關(guān)閉水泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù),防止水泵出現(xiàn)過載的現(xiàn)象,在保護(hù)的水泵同時(shí)也將泵房水位控制在合理的范圍內(nèi)。

在分配井管道處需要安裝一臺電磁流量計(jì),使設(shè)置能夠較為準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)測量進(jìn)水量和出水量。在測量的過程中也會收集水質(zhì)的情況并轉(zhuǎn)化為具體的信號顯示在流量計(jì)中。當(dāng)某些數(shù)值超過預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)之后,就會啟動相應(yīng)的控制系統(tǒng)對水量進(jìn)行控制,從而為運(yùn)轉(zhuǎn)而提供實(shí)時(shí)流量供應(yīng)。

在此基礎(chǔ)上,自動化監(jiān)控系統(tǒng)中還會用到溶解氧測定計(jì)、COD在線監(jiān)測儀、藥品添加計(jì)量儀以及可編程控制器和觸碰屏。*重要的就是可編程控制器和觸摸屏,通常在主控制室中都會配置相關(guān)的可編程控制器和觸摸屏,主要目的就是實(shí)時(shí)接收和輸入指令,及時(shí)處理和計(jì)算收集的數(shù)據(jù),然后發(fā)送指令給外圍的一些儀表來執(zhí)行相應(yīng)的程序命令,讓他們在自動化條件下,集中對水質(zhì)進(jìn)行宏觀控制,從而保證整套自動化系統(tǒng)具有高效、可靠的處理速度和效率。

5安科瑞電氣針對智慧城市水務(wù)建設(shè)推出能效管理解決方案----AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

5.1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系,AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù)、監(jiān)測、分析、治理裝置,用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度,重點(diǎn)監(jiān)測主要用能設(shè)備能效,保護(hù)污水廠運(yùn)行安全可靠,提高污水廠能效,為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

5.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成,涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運(yùn)維等,貫穿水務(wù)能源流的始終,幫助運(yùn)維管理人員通過一套平臺、一個(gè)APP實(shí)時(shí)了解水務(wù)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況,并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

5.3平臺拓?fù)鋱D

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5.4平臺子系統(tǒng)


5.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控


對水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護(hù)和弧光保護(hù),實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能,對異常情況及時(shí)預(yù)警。


監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常報(bào)警等數(shù)據(jù)。

5.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

水務(wù)中大量的大功率電機(jī)、水泵變頻啟動導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在大量諧波,通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量,并配置對應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

5.4.3電動機(jī)管理


馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)水務(wù)中電機(jī)的保護(hù)、遙測、遙信、遙控功能,電動機(jī)保護(hù)器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測和報(bào)警。高效、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時(shí)間、故障地點(diǎn)、及相關(guān)信息,對電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時(shí)支持與PLC、軟啟、變頻器等配合,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制,監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

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5.4.4能耗管理


為水務(wù)搭建計(jì)量體系,顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗,通過能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向,找出能源消耗異常區(qū)域。


將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個(gè)看板中,從多個(gè)維度對比分析,實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的能耗對比,幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個(gè)工廠的能源消耗,能源成本,標(biāo)煤排放等的情況。


能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采集水務(wù)中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃?xì)狻⒗錈崃肯牧浚h(huán)比對比分析,能耗總量和能耗強(qiáng)度計(jì)算,標(biāo)煤計(jì)算和CO2排放統(tǒng)計(jì)趨勢。


能效分析按三級計(jì)量架構(gòu),分別進(jìn)行能效分析,契合能源管理體系要求,可對各車間/職能部門的能效水平進(jìn)行分析,同比、環(huán)比、對標(biāo)等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù),在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖,并進(jìn)行同比和環(huán)比分析,同時(shí)將污水的單耗與行業(yè)//**先進(jìn)指標(biāo)對標(biāo),以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝,從而降低能耗。

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5.4.5智能照明控制

系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案,支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式,模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動控制功能,盡量利用自然光照,實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達(dá)到安全、節(jié)能、舒適、高效的目的。

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5.4.6電氣安全

(1)電氣火災(zāi)監(jiān)測

監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度,實(shí)現(xiàn)對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預(yù)警。

(2)消防應(yīng)急照明和疏散指示

根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù),通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

(3)消防設(shè)備電源監(jiān)測

監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常,保障在發(fā)生火災(zāi)時(shí)消防設(shè)備可以正常投入使用。

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(4) 防火門監(jiān)控系統(tǒng)

防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設(shè)備即防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉及故障狀態(tài),顯示終端設(shè)備開路、短路等故障信號。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來,當(dāng)終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時(shí),防火門監(jiān)控器能發(fā)出報(bào)警信號,能指示報(bào)警部位并保存報(bào)警信息,保障了電氣安全的可靠性。

5.4.7 環(huán)境監(jiān)測

污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃?xì)怏w濃度展示和預(yù)警,保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運(yùn)行。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)可自動啟動排風(fēng)風(fēng)機(jī)或新風(fēng)系統(tǒng),排除隱患,保持良好的水處理環(huán)境。

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5.4.8分布式光伏監(jiān)測


實(shí)時(shí)監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài),逆變器運(yùn)行監(jiān)視,對逆變器直流側(cè)每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率,逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量進(jìn)行監(jiān)測,以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個(gè)參量的歷史數(shù)據(jù)。


平臺結(jié)合廠區(qū)實(shí)際分布情況,通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況,顯示匯流箱、并網(wǎng)點(diǎn)位置,各個(gè)屋頂?shù)难b機(jī)容量。

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5.4.9工藝仿真監(jiān)控

平臺通過2D、3D方式實(shí)時(shí)監(jiān)視粗格柵、污水提升、細(xì)格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在格柵清渣機(jī)、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、加藥泵、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機(jī)控制柜或低壓饋電柜安裝電動機(jī)保護(hù),進(jìn)行短路、過流、過載、起動超時(shí)、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護(hù)、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護(hù)以及外部故障連鎖停機(jī),與PLC、軟啟、變頻器等配合,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制,監(jiān)視、控制各個(gè)工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

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5.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單

5.5.1電力監(jiān)控、電能質(zhì)量、電動機(jī)管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

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5.5.2智能照明系統(tǒng)

5.5.3電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

5.5.4消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

5.5.5防火門監(jiān)控系統(tǒng)

5.5.6消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

6 結(jié)語語


綜上所述,自動化檢測儀表在污水場的處理中具有深遠(yuǎn)的影響。雖然在具體的使用過程中會出現(xiàn)一些問題,但是相信隨著科技的發(fā)展以及污水處理技術(shù)的提高,通過不斷實(shí)踐改善整個(gè)自動化控制系統(tǒng),能讓自動化檢測系統(tǒng)起到更高的可利用價(jià)值。


參考文獻(xiàn):


[1] 武云鵬.自動化監(jiān)控系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用[J].NFORMATION SYSTEM AND APPLICATION│信息系統(tǒng)及應(yīng)用 ,2018年第1期.


[2] 韓晶晶,郭群凱.自動化監(jiān)控系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用[J].中國水運(yùn)月刊,2008,8(5):119-120.


[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊.2022.05版


作者簡介:


李明君,男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從智慧水務(wù)研究發(fā)展。



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