污水泵站控制系统方案

污水泵站控制系统方案（精选7篇）

污水泵站控制系统方案 篇1

1泵站基本信息

某市一污水泵站是该市污水处理的主要泵站之一,主要用于提升城市污水的高度,以便流向下一级泵站,完成污水的输送。该泵站共有6台污水泵,其中5用1备,2台变频器,每台变频器可以在2台泵之间切换使用。其中1#和4#泵为定速泵,第一台变频器可以切换控制2#或3#泵的转速,第二台变频器可以切换控制5#或6#泵的转速。污水泵为立式蜗壳混流泵,泵的额定功率为1600kW,额定流量为7.5m3/s,额定扬程为13.5m。污水泵设置于前池和高位井之间,每台污水泵使用一条单独的输送管路将污水由前池输送至高位井。泵站的设计污水流量为:雨季高峰 流量31.28 m3/s,旱季低峰 流量6.1m3/s,即泵站的来水流量Qe将在6.1~35m3/s之间变化。

2泵站运行模式建模

目前泵站根据来水流量控制水泵的启停,而且优先启动变速泵,一定程度上可以降低水泵的能耗。但是目前的运行控制方式未对泵的启动数量进行最优化的计算,不能根据来水流量的变化使泵尽可能地运行在较高效率区,令水泵机组总的轴功率降低,从而使泵站的综合能耗尽可能最低。采用最小轴功率法建模,即以轴功率最小为目标函数的最优解。

目标函数为:

约束条件为:

式中,m为泵站水泵最大运行台数;ωi为决策变量,取0或1;Pi为i#泵的功率(kW);He为管路所需扬程(m);Hi为i#泵的扬程(m);ΔH为前池与高位井的液位差(m);ΔHmin为前池与高位井最小液位差(m);ΔHmax为前池与高位井最大液位差(m);S为管路阻抗(Pa/m3·h);Qe为来水流量(m3/s),可根据前池液位的变化率进行计算;Qi为i#泵的流量(m3/s);A为前池液面表面积(m2);dh/dt为前池液位变化率(m/s),可由前池超声波液位计测得。

由于各台泵相同且管路布置相同,因此我们假设各台泵的管路特性曲线近似为同一条曲线,当然在具体测量后,若发现不同,则按各自的管路特性曲线进行分析。

为了减少管路特性曲线因液位差变化频繁引起的震荡,减小自动控制的难度,可将管路特性曲线分为数档,例如将ΔH每隔一定区间分为一档。由于管路阻抗S可以计算出来,并为固定值,所以ΔH一旦确定,其管路特性曲线随之确定。因此由测得的液位差,选择液位差的区间,并令该管路特性曲线为区间对应的曲线。即可取ΔHmin≤ΔH≤ΔHmax的范围为某个区间。

3泵站节能运行方案

当泵运行在不同转速时,对应的有一条Q—η曲线,假设取最大效率值ηmax的90%作为高效区(高效区的范围可根据具体情况设定),则每一条曲线上都有一段高效区,运用做图法,可以得出各个转速条件下的高效区(Q1,Q2)。

如图1所示,当泵运行在额定转速时,所对应的高效区为AB段;当泵运行在额定转速的60%时,所对应的高效区为CD段;同理,其他各个转速条件下对应的高效区也可依次做出。现将高效区左右两端分别连接,得到高效区域的范围ABCD。运行时,应尽量使泵运行在该高效区域内。

对于多台泵同时运行,主要考虑使总的轴功率尽可能小,在满足流量的前提下,总的轴功率应控制在一个相对比较小的范围内。

3.1单台泵的运行情况

首先,设定第一台泵的启动液位,水泵编号i=1~6,其中2#、3#、5#、6#泵为变频泵。

当来水流量为Qe,当液位上升到其启动液位时,变频泵启动,出于降低启动电流的考虑,将转速调至额定转速60%的速度启动运行。取编号i=2,即启动2#泵。

此时,可以计算出2#泵所在管路2的特性曲线:He=ΔH+SQ2。做出来水流量Qe与管路2特性曲线的交点E,便能得出E点对应转速nQe,然后再查对应的效率ηQe。依此判断如果按此时的来水流量Qe将2#泵的流量调到与来水流量相等,即令Q2=Qe,此时看2#泵是否能运行在高效区内。若不能运行在高效区内,则不能将2#泵的流量Q2调节到Q2=Qe,此时调节2#泵的转速使其运行在高效区内的最小轴功率处,则必然导致Q2Qe。然后需要针对上述各种情况进行相应处理。

(1)如果E点已经处于高效区内,则可将2#泵的转速调至E点所对应的转速nQe,即使2#泵的实际流量Q2等于来水流量Qe,并使2#泵稳定运行即可。如图1所示,E处于高效区的情况。

(2)如果E点处于高效区外,则不宜将2#泵的流量Q2调节到Q2=Qe,而应将2#泵的流量向高效区方向调节,使泵处于高效区运行。

(3)E点不在高效区,且2#泵的管路特性曲线与高效区无交点。即此时无论怎样调节,都无法使泵处于高效区。

3.2两台变频泵运行时的情况

当将2#泵的流量调节到高效区后,其实际转速n

此时,可以绘制出5#泵Q—H曲线与管路特性曲线He=ΔH+SQ2的交点H,H即此时泵的稳定运行点,流量为Q5。如图2所示,2#泵调速后的稳定运行点为F点(F点已在高效区),F对应转速n2,Qe与管路特性曲线5相交于G点。接下来可能出现如下情况:

(1)若能将两台变频泵的流量点分别调节至高效区范围内,且能符合。则可通过计算最终确定两台变频泵的最佳流量点。

已知i=2和5,两台变频泵的管路特性曲线同为和Q5与管路特性曲线的交点必须处于高效区,且功率为流量的函数:),由这些约束条件可计算出轴功率之和最小时的Q2和Q5。分别将2#和5#泵调速至Q2和Q5对应的转速n2、n5下运行,此时耗功相对最小。

(2)如果在高效区内无法满足Q2+Q5=Qe。

1)若两泵在高效区范围内,Q2+Q5>Qe,而单开一台泵时的流量Q又小于来水流量Qe。

即如果两台泵都调至高效区内的最低转速,其流量和最小时,仍有Q2+Q5>Qe。此时,会使前池液位下降,达到停泵液位。之后由于一台泵的流量又满足不了来水流量,又会使液位上升至第二台泵的启动液位,很容易造成泵的频繁启停。

对于这种高效区内一台泵不能满足来水流量要求,两台泵在高效区内的流量和最小的流量又大于来水流量的情况,从安全和满足流量的要求出发,可以采取只启动一台泵,使单台泵的流量Q=Qe;也可以启动两台泵使∑Q=Qe;此时采取最小轴功率法,计算出哪种模式耗功相对较小,并调节频率到各台泵所需流量对应的转速。

2)若在高效区范围内,两台泵在高效区内的流量无论怎样组合仍有Q2+Q5

此时,对于两台变频泵可以通过最小轴功率法,计算出在高效区内各自的流量,并将各自的转速调节至与各自高效区内各自的流量对应的转速。由于此时的来水流量大于两台泵的流量总和,液位将会逐步上升,直至第三台泵的启动液位。

由上述分析可知,通过计算,在满足泵运行在高效区范围内的情况下,尽可能使泵的总功率最小,从而可以将泵调速到最佳的转速,这种运行过程处于相对节能状态。

3.3多台泵的运行情况

同理,当3台泵、4台泵、5台泵启动运行时,按照上述满足泵站安全和流量要求的前提下,采取变频泵高效区运行,总的轴功率最小的方法作为控制的理论基础对泵站的运行进行控制调节。

4结语

泵站是城市给排水系统的主要组成部分,是工业用电中的高耗能设备。本文对某污水泵站进行了节能运行控制方案的分析讨论,基于泵站现有条件,在满足安全运行和排污要求的前提下,尽可能使泵运行在高效工作区域内,实现整个泵站总的轴功率相对最小,达到节能的目的。

摘要：为某污水泵站设计了节能运行控制方案,采用最小轴功率法进行建模,对单台泵和两台变频泵运行的情况进行分析,给出基于泵站现有条件实现整个泵站总的轴功率相对最小的控制方案,达到节能的目的。

关键词：污水泵站,节能,控制方案

污水泵站控制系统方案 篇2

一、设计原则及范围

1.按照《海口市中心市区排水规划修编》的精神, 结合周边道路的排水现状, 并根据《室外排水设计规范》的要求, 建设白水塘片区污水提升泵站。

2.根据《关于金鼎路污水提升泵站站址方案的规划意见》, 结合片区周边道路的排水现状, 合理确定雨、污水管道具体走向和管径, 设计流量按各排水分区的服务面积比流量计算, 以此确定泵站规模。

3.充分利用现有设施, 全面完善系统, 合理分期实施。

4.按照可研报告批复文件确定的方案及工程规模, 进一步优化管渠和泵站的施工方案、泵站总平面布置, 尽可能减少施工对环境的影响。

5.注重环保及节能要求。

6.充分利用先进技术及设备, 提高自动控制及管理水平。

7.优化设备选型, 力求技术可靠、经济合理。

二、污水提升泵站占地面积

根据规范, 污水提升泵站用地指标为4~7m2· (L/S) , 占地面积范围为1004~1757m2。结合白水塘片区实际情况, 经市政府多方面协调, 本次设计污水提升泵站占地面积取631.9m2。

三、泵站设计

泵房设计根据白水塘污水提升泵站站址推荐方案位于金鼎路西侧海口市旅游职业学校一期用地内东南角, 紧邻金鼎路西侧红线的具体情况, 在满足泵房功能要求、工程投资经济合理和管理维护方便的前提下, 为了最大程度上减少对学校的影响, 对泵房结构形式提出两个方案进行比选。

方案一:采用全地下式污水提升泵房, 即地面以上只留有供出入地形泵房的人孔、通气孔、吊装孔等, 其余潜水污水泵机组、检修等均在地下。

方案二:采用半地下式污水提升泵房, 即泵房的机器间包括地上及地下两部分, 潜水污水泵机组位于地下部分, 吊装、检修等位于地上部分。

由于泵房距教学楼约30m, 位于夏季东南方上风口, 为了减少泵站的噪音、臭味等对学校的影响本次设计推荐采用方案一, 即采用全地下式污水提升泵房。

(一) 泵站设计

泵站内部尺寸为Lx B=12.60m×7.00m, 为全地下钢筋砼方形泵房, 主要由下部的进水井、格栅破碎间、水泵间和上部的检修操作间两部分组成。转鼓式格栅破碎机设2组, 水量小时可只开一组, 水量大时两组都开启。转鼓式格栅破碎机直接破碎污水中废渣, 并随污水排放。

全地下式泵房顶部设有检修人孔、排气孔和设备吊装孔, 泵房顶部覆土厚度为500mm, 可在覆土上方进行绿化。

(二) 泵房出水管道

泵站出水压力管采用钢管, 管径为DN450mm, 长度约为660m, 出水管水力计算如下:

近期最大流量时 (设计流量) , 出水管参数如下:

远期最大流量时 (设计流量) , 出水管参数如下:

(三) 水泵扬程

水泵总扬程:H≥h1+h2+h3+h4

h1——出水管沿程水头损失 (m) ;

h2——水泵最低工作水位与提升最高水位之差 (m) (39.76m-27.30m=12.46m) ;

h3——自由水头 (m) , 取1.0m;

H4——局部水头损失, 按沿程水头损失的20%计;

经核算, 污水泵设计扬程H=18.45m。

(四) 泵型选择

水泵泵型拟采用污水潜水泵。此种泵型价格较低, 维修率低, 维护简单, 运行管理经验较成熟可靠。

近期泵站内设2台WQ2400-605A型污水潜水泵, 一用一备, 1台WQ2290-420A型污水潜水泵, 一用。

远期泵站内设3台WQ2400-605A型污水潜水泵, 两用一备。

WQ2400-605A型污水潜水泵参数如下:

流量Q=120~540m3/h, 扬程H=26~15m, 功率N=37kw, 转速n=980r/min。

WQ2290-420A型污水潜水泵参数如下:

流量Q=40~200m3/h, 扬程H=33~16m, 功率N=18.50kw, 转速n=1470r/min。

四、供配电系统

(一) 负荷等级及用电负荷

考虑到本污水提升泵站的重要性, 工程确定为二类用电负荷。就近从开闭所引来一路10k V高压电源, 并设一台柴油发电机组作为第二路电源, 柴油发电机电压等级为0.4k V。

根据水工艺要求, 泵站近期配置2台37k W潜水泵 (一用一备) 及1台18.5k W潜水泵, 泵站远期配置3台37k W潜水泵 (两用一备) , 包括格栅机、起重机、电动阀门、照明等用电负荷, 泵站总计算负荷为140.17k VA, 补偿后总负荷为119.86k VA。设计选用1台160k VA变压器及1台150k W柴油发电机。

(二) 变配电系统、保护方式及计量

配电中心:高、低压均采用单母线运行方式, 低压两路进线电源间须互锁。

在变压器低压侧, 设功率因数集中自动补偿装置, 电容器采用自动循环投切方式, 要求补偿后的功率因数大于0.90。

由于高压采用环网柜, 变压器保护主要靠快速熔断器来完成。380V低压电动机均装设短路及过载保护。

泵站在10k V进线侧装设计量柜, 由供电部门设置。在厂内低压进线柜上还装设有泵站自用有功及无功电能表, 仅供厂内成本核算用。

(三) 设备选择及控制方式

10k V高压开关柜选用环网柜, 低压配电柜选用单元隔离式开关柜。为避免大容量电机启动对全厂供电的冲击影响, 潜污泵采用软启动方式, 其他小容量电机均采用全压直接启动。电动机控制方式采用PLC集中控制和机旁手动控制两种方式。自控设在控制室, 手控可在自控系统终端机, 低压屏或机旁箱三处操作, 以满足全厂现代化管理的要求。

(四) 防雷及接地

根据防雷规范要求, 本工程按三类防雷建筑设防。低压配电系统采用TN-S接地系统, 所有建筑均需设置等电位体, 所有电气设备的金属外壳及进出建筑的金属结构体均需可靠接地, 要求工作、保护及防雷综合接地电阻不大于1欧姆。

五、自控系统

本控制系统采用PLC工控机。PLC根据格栅机前后液位差及时间周期自动控制清渣;提升泵则根据泵池液位变化通过PLC控制水泵启停, 并实现水泵轮值。

六、泵站通风设计

泵站的通风设计主要用来保证检修操作间的人员有良好的工作环境和温湿度条件, 排除有害气体, 保护职工身体健康, 延长设备使用寿命。

因此, 在泵房内采用轴流鼓风机对检修操作间进行抽排换气。

泵站恶臭主要来源于格栅破碎间和潜水泵检修孔, 由于泵房采用全地下式, 检修操作间全在地下, 不能形成自然的通风。因此, 需对检修操作间进行除臭和机械通风设计, 以保证检修人员的人身安全。

七、噪音控制

噪声的来源主要是水泵机组和格栅破碎机工作时产生的。在工作中由电机、水泵的运转及设备的振动产生噪声。该声源在泵房正常运行时属于稳态噪声。

从泵房整套设施产生的噪声主要为机械噪声, 目前声学原理上治理噪声的方法较常使用的是控制噪声的传播途径, 主要有隔声、吸声、消声等。隔声是利用隔声结构将声源与受声点隔开;吸声是利用吸声结构或吸声材料降低噪声;消声是利用阻抗、抗性、多孔扩散等原理, 降低噪声量值。

由于本次设计采用全地下式泵房, 潜水污水泵和格栅破碎机运行时的噪音基本对学校周边没有影响。

八、结语

污水泵站控制系统方案 篇3

1 污水处理厂无人值守泵站现状及改造的目的

阿拉尔市从建市之初就对排水管道进行了规划设计, 并从2001年开始逐步进行排水管网和污水提升泵站的建设。现阿拉尔市区及1号工业园区已建成污水提升泵站6座。主要分布情况:1号污水提升泵站位于金银川路与胜利大道交汇处, 2号污水泵站位于大学路与胜利大道交汇处, 3号污水提升泵站虹桥路与军垦大道交汇处, 4号污水泵站幸福路与南泥湾大道交汇处, 5、6号污水泵站位于1号工业园区。为了保证水压和处理效果, 对目前的这6个泵站进行维护和改造, 以提升泵站的安全性, 提升泵站的工作效率, 减少人工的作业强度。经研究, 污水处理厂决定对这6座泵站进行改造, 通过泵站的系统控制, 泵站的各种设备, 水流、压力等指标实时的反馈到指挥中心, 从而实现远程监控, 从而可以使得泵站的工作人员可以根据自动化系统进行有的放矢的工作, 进而实现增效的目的。污水的集中收集处理对改善城市生活质量, 保护塔里木河的生态环境, 促进水资源的循环及可持续利用具有重要意义。

2 泵站自动化技术改造思路

2.1 污水处理厂提升泵无人值守系统的组成

提升泵无人值守系统整体分为两个部分:一部分是一个具有远程控制功能的系统, 这个系统中主要包含:PLC主控模块、电源模块、开关量输入输出模块、现场仪表、监控设备等辅助设施;另一部分是远程监控系统, 远程监控系统顾名思义就是由摄像头、硬盘机、显示器和网络设施等组成的监控组件。这两个系统合起来就组成了泵站无人值守的自动控制系统。

2.2 泵站无人值守系统的功能

通过泵站无人值守系统可以实现对各种数据的采集、监测和有效控制。具体功能如下:第一, 通过泵站无人值守系统可以对泵站中加压泵的污水的水位以及水压, 水的流量等进行监测;第二, 可以有效的监测泵站中加压泵工作组的工作状态, 以及工作电压、工作模式等;第三, 远程切换水泵的控制模式, 远程控制加压泵组水泵的启停;第四, 通过光纤网络接通可以在指挥中心实时监控泵站的全貌, 并且所以监控视频都可以重新播放。第五, 泵站中出现特殊情况, 例如电压、电流超标, 水位超限等危机情况时, 就会做出声光报警;第六, 泵站无人值守系统可以对采集的各种信息进行存储和查询;第七, 通过泵站无人值守系统可以生产各种数据表和曲线, 以便做出比对。

2.3 改造后的控制方式

污水处理厂泵站在改造之前, 六个泵站在操作上不统一, 很多泵站都需要泵站的工人进行人力操作。有些泵站比较落后, 没有恒压变频控制系统, 这就需要泵站的工作人员根据泵站中污水的流量和压力来手工进行调节, 以便获得较好的压力和流量, 有些泵站虽然比较先进做了恒压变频控制, 但是也是针对不同时段进行触摸变压设置, 相当于无人值守系统依然比较落后, 有的泵站根本没有变压系统, 只是根据泵机中的阀门赖调节压力, 有一两个泵站, 利用触摸屏和变频器通信, 来进行压力的恒压控制。

对泵站进行改造后, 各个泵站进行了统一模式的控制。这样无人值守系统在信息采集的时候才能统一有效。保留手动状态, 可以通过电位器调节变频器的频率来调节污水压力。泵站无人值守远程控制模式, 主要有两种形式, 一个是远程人工控制, 可以在人为的操作下在不同时间段内设置目标压力, 以满足污水调度要求;一个是在远程自动控制, 就是根据不同时间压力的需要设置好压力指标, 这样泵站无人值守系统就可以根据预先设置好的压力指标来对泵站进行自动化调节, 从而真正实现全自动运行。

3 改造中的问题和解决方法

3.1 设备陈旧老化

泵站有些设备老化, 有些设备磨损过重, 有些电器件也需要更新。针对这些情况, 在改造时充分考虑可持续发展的需要, 对泵站进行维修、保养和更新换代。对于需要更换的电子元器件及时的更换, 并将泵站的手动阀门全部更换为电动阀门, 从而可以接入无人值守系统运行。

3.2 网络、通信协议不统一

改造前, 有些泵站有变频控制系统, 但是变频控制器的产品型号不同, 这就造成通信不统一, 不利于统一管理, 也给改造带来了极大的困难。为此, 针对当前的情况, 经过研究决定统一改为TCP/IP模式来进行通信传输。

3.3 技术人员技能的改进

污水提升泵站无人值守系统都是由指挥中心的人员进行操作, 如果遇到故障, 调度员如果不能进行正确的判断和处理, 必将使得系统恢复延长, 从而带来巨大损失。为此, 针对此情况, 对指挥中心的人员和调度人员进行技术培训, 不断提升技能, 让其掌握排除各种故障的能力。

结语

经过一年多的时间, 对阿拉尔市内的6座泵站先后进行了泵站无人值守系统的改造。从而实现了调度中心可以通过远程监控来对各个泵站进行实时管理, 从而有效减少了工人们的工作量, 提高了泵站的工作效率。泵站无人值守是污水处理厂发展的趋势, 阿拉尔市污水处理厂泵站无人值守改造工程实现后, 取得了良好的效果, 使得泵站的运行、管理和控制更加的准确, 也为其他污水处理厂泵站改造提供了可参考的经验。

摘要：针对城市污水处理厂提升泵站目前的落后现状, 为提升工作效率, 根据实际情况对提升泵自动化系统进行改造, 改造后, 有效的降低了事故的发生率, 节约了人力, 保护了设备, 从而使得整个系统可以安全稳定的运行。

关键词：污水处理厂,泵站,自动控制系统,改造

参考文献

[1]蔡芝斌, 张志峰, 奚晓东, 宋华龙.污水处理厂水泵应用与节能改造[J].环境科学与管理, 2006, 02.

[2]罗学东.PAC技术及其在泵站自动化中的应用[J].城镇供水, 2010 (05) .

控制技术在污水泵站中的应用 篇4

某市污水泵站过程控制系统, 由统一的中央处理单元对全厂的设备进行监控, 协调处理运行。其控制系统, 要求有足够的更快的运算处理能力, 方便且强大的扩展能力, 开放的通讯系统, 安全可靠的硬件模块, 功能强大的组态运行系统, 方便的系统组态和设备维护功能。并且控制系统要求与各种过程仪表, 通过总线形式采集更多的过程数据, 从而更好的实现对工艺设备的控制。

2、现场工艺介绍

泵站由五组相对独立的污水处理渠组成, 每组设有阀门和粗细格栅等处理设备。粗细格栅的控制由粗细格栅的液位差或时间来完成, 格栅进行动作时, 阀门和传送带及压榨机等进行相应的动作。经过处理的污水暂存在集水池中, 集水池的液位现场由超声波液位计、投入式液位计测量, 起互为备用的作用, 在雨水泵和污水泵启停时考虑汛期和雨季的因素, 在操作画面上设置功能选择开关。控制系统主要控制各种阀门、粗细格栅、传送带、压榨机、污水泵、雨水泵等, 同时对用泵站耗电量进行计量。

2.1 粗细格栅控制系统

对格栅设置两种控制方式:水位差自动控制 (粗格栅) 和时间控制

根据水位差测量仪测得的格栅前后水位差值自动控制机械格栅的运行, 即水位差达到设定值时, 自动启动格栅。当机械格栅停止运行的时间超过设定值时, 系统转为时间控制。PLC系统将自动控制输送栅渣压实机、机械格栅的顺序启停、运行、停车以及安全连锁保护。任何一台格栅启动时, 均启动输送机和栅渣压实机。

2.2 水泵控制

在泵池设超声波液位和投入式液位仪表, 根据水位测量仪测得的泵房水位值自动控制多台水泵的启停运行。当泵房水位高至某一设定的水位值时, PLC系统将按软件程序自动增加水泵的运行台数;相反, 当泵房水位降至某一设定的水位值时, PLC系统将按软件程序自动减少水泵的运行台数。同时, 系统累积各个水泵的运行时间, 自动轮换水泵, 保证各水泵累积运行时间基本相等, 使其保持最佳运行状态。

3、控制系统组成结构 (图1)

3.1 控制过程

I/O采用分布式方案, 将I/O柜放置在距离设备较近的仪表间内, 并由现场总线实现远程通讯, 各工艺段的控制站可以使用上位机监控, 实现工艺流程, 数据显示等。

3.2 集成的数据库

在组态软件中, 数据一旦被输入, 在整个系统中都可以使用, 保证了符号和变量在项目中取得一致性。

3.3 集成的通讯

所有的部件之间的数据交换可以畅通无阻, 因为PROFIBUS和工业以太网提供了通用的数据通道, 无论是控制器、人机界面、还是工业PC中都集成了通讯接口, 通讯连接非常方便。

3.4 集成的编程和组态

软件在功能上, 满足了一个自动化项目从设计、硬件组态、编程、测试、开车到操作诊断和远程维护的全部需求。所有部件都可以由同一软件进行组态。

4、SIMATIC S7硬件系统

SIMATIC S7系列PLC凭借其强大的运算处理能力、灵活的通讯扩展能力和可靠的稳定性, 提供了强大的控制能力、网络通讯和IT服务等功能。大量的集成功能使它功能非常强劲特别适用于环境技术、生产技术以及食品加工等领域。

4.1 PLC的选择

S7-300是模块化的通用型PLC平台。S7-300自动化系统由5大基本部分组成, 它们分别是:

CPU:中央处理单元SM:信号模板, 即I/O输入输出IM:接口模板, 用于机架见的连接, CP:通讯处理器, 用于处理通讯任务。

4.2 PROFIBUS-DP总线

PROFIBUS-DP是使用最常用的通讯协议集。它在速度、效率和低连接成本方面进行了最优化设计, 专门用于在自动化系统和分布式外围设备之间进行通信。

5、控制系统功能及实现

5.1 Win CC组态软件

SIMATIC Win CC具有良好的开放性和灵活性, 可简单、有效地进行组态, 适用于所有工业和技术领域的解决方案。如图2为用其组态软件开发的界面。

5.2 操作控制层

操作控制层作为系统的人机接口单元 (HMI) , 完成对现场生产过程的监视和生产过程的操作。同时又将本地信号经网络向管理服务器传输, 人机接口界面所采用的组态软件, 其功能如下:

(1) 人机接口:计算机上开发了监控界面, 可显示现场主接线图, 工艺流程图、设备状态、参数、棒型图以及历史曲线等。可裉据实际要求通过对现场进行各种操作。

(2) 污水处理操作过程的监视:污水处理自动控制, 实质上是一个按时控制的顺序控制过程, 因此上述顺序控制过程可分为若干步, 可以把污水处理步骤化, 启、停机的步骤显示在计算机屏幕上, 并且每一步后面采用动态颜色反映各步的状态变化, 以表明相应的步骤顺利地定戍,

(3) 教据库功能:可将PLC采集处理的各类信号:模拟量、开关量、脉冲量的每一采样点记录到文件中以备处理, 该文件可被excel数据库直接应用;同时可记录操作人员当班期间的操作记录。

(4) 事故记录:记录模拟信号的趋限报警和开头的故障动作时间。

(5) 打印报表:可定时或事件驱动打印实时、历史趋势数据和各类报警数据。

(6) 数据库接口:支待ODBC数据库接口。

5.3 管理层

管理层运行Wincc组态软件, 与操作控制层通过网络连接, 把生产数据存入SQL Server数据库, 并在SQL服务器上运行专家系统, 对污水处理的各种性能参数进行分析并提出合理建议。

5.4 现场控制层

由于PLC控制的设备很多, 操作控制层和现场控制层需通信的设备状态和控制命令交换频繁, 我们采用结构化的软件编程方法设计了操作控制层和现场控制层通信的数据结构, 从而提高了控制系统软件的可扩展性和可维护性。

6、结语

该控制系统在应用中, 结合污水污水的工艺原理和工艺过程, 通过最优控制方案, 采用西门子PLC及其产品控制技术使系统满足了快速准确响应、稳定性高、运行安全的控制要求。管理与控制于一体, 操作画面友好、系统功能强、减轻了操作人员的工作强度。

摘要：本文介绍用西门子PLC组成的污水泵站过程控制系统的结构及软硬件设计。

关键词：污水泵站,控制系统,PLC

参考文献

[1]SIMATIC S7-300可编程序控制硬件和安装手册.

污水泵站控制系统方案 篇5

关键词：污水泵站,沉井施工,施工技术

一、工程概况

某城市污水提升泵站位于是该城市污水处理厂截污干管工程。泵站结构设计为矩形二孔钢筋混凝土沉井结构, 沉井四周外围打2排φ500水泥搅拌桩做止水帷幕, 基础为φ500深层搅拌桩复合地基。

沉井外边尺寸为13.3×11.3 m, 外墙厚0.9 m、隔墙厚0.6 m, 内孔尺寸分别为9.5×5.6 m、9.5×5.3 m, 沉井顶高程为10.20 m (±0.000) , 沉井刃脚底高程为-4.10 m, 沉井结构总高14.3 m。外地面高程为7.0 m, 实际下沉深度为11.1 m。

二、污水泵站沉井施工技术

1. 沉井施工方案选择

沉井场地的土层自上而下分别为素填土、淤泥质粘土、粘土、粉土、中粗砂、粘土、粉质粘土。上层滞水的稳定水位为6.20 m左右, 且沉井的四周已打水泥搅拌桩止水帷幕, 基础也已做了φ500@1 000×1 000深层搅拌桩复合地基, 由于水泥浆的扩散、固结作用, 地基土层得到改造, 因此渗水量不会很大。周围没有建筑物, 对涌入水进行抽排不会出现影响周围建筑物的安全和生产安全的情况, 故可采用排水下沉的施工方法。

本工程的沉井总高14.3 m, 地质土层承载力较弱, 为防止沉井在初始下沉过程时发生倾侧, 确定先将地面挖低3.5 m, 以减少沉井自由高度, 增加沉井的稳定性, 防止倾斜。泵站沉井制作时, 为解决地基承载力的不足, 采用垫层法。即在刃脚下设垫木垫层, 垫木下再设砂垫层, 逐层扩大, 类似扩大基础。

沉井分2节浇筑、分节下沉, 故模板及钢筋安装分两次完成。第一节沉井的制作高度为7.3 m, 第二节沉井高度为7.0 m。第一节沉井采用砂垫层、枕木支承。完成第一节沉井制作后, 进行下沉施工。第一节沉井沉至0.50 m标高时, 接驳制作第二节沉井, 完成第二节沉井制作后, 进行下沉施工, 沉至-4.10 m设计标高。

2. 沉井制作

(1) 刃脚支设

泵站沉井制作时, 为解决地基承载力的不足, 采用了垫层法。即在刃脚下设垫木, 垫木下再设砂垫层。为防止由于地基不均匀下沉引起井身开裂, 砂垫层的基底要夯压或碾压密实。在地基上铺设砂垫层, 砂垫层灌水、振捣密实。在砂垫层上, 沉井刃脚位置铺设标准枕木 (2 500×220×160 mm) 作支承垫架的垫木, 然后在其上支设刃脚及井壁模板。

(2) 模板安装

1) 第一节沉井高度为7.3 m, 第二节沉井高度7 m, 两节间连接处设置水平施工缝。施工缝按设计图纸要求安装300 mm高钢板止水带。

2) 模板面板采用18厚胶合板。次楞 (内龙骨) 采用80×80 mm木枋, 横向间距@350。主楞 (外龙骨) 采用2φ48×3钢管, 竖向间距@600。对拉螺栓为M16, 横向间距@800, 竖向间距@600, 并用“3形扣”夹紧主楞 (外龙骨) 双钢管。对拉螺栓在中央处设80×80×5钢板止水环, 止水片与螺栓接触处满焊, 并在两端各设一件墙厚定位挡片, 挡片用50×50×5钢板或φ12×50钢筋制作, 两挡片外边间的距离等于混凝土墙体的厚度。

3) 模板加落地斜撑固定其垂直度, 斜撑用φ48×3钢管, 斜撑与地面的角度为30°~60°, 斜撑脚部位置在地面打一根φ25钢筋, 以制止斜撑脚滑移。沿竖向每2道主楞加一道斜撑, 斜撑要顶住主楞 (2φ48钢管) 。斜撑的纵向 (水平方向) 间距@2 m。

3. 混凝土浇筑

混凝土浇筑采用商品砼供料, 混凝土泵车输送, 导管下料, 用振棒振捣。为防止出现冷缝, 要做好计划并协调好, 保证足够的混凝土熟料供应能力。通过隐蔽验收后, 才能浇筑混凝土。对称均匀分层浇灌, 均衡下料, 每层厚约300 mm, 最大不得超过500 mm, 以免造成地基不均匀下沉, 使沉井倾斜。混凝土应振捣密实, 振捣时, 振捣棒应插入下层混凝土50 mm, 保证层间结合紧密。在搭接口处, 振捣范围应延伸至搭接口500 mm处。每节沉井的混凝土应一次连续浇筑完成。上下节井壁的施工缝, 接缝处凿毛并冲洗处理后, 再继续浇灌下一节, 并在浇灌前先浇一层贫石子混凝土。混凝土养护采用浇水养护, 养护14天。

4. 沉井下沉施工

沉井采用排水挖土下沉的施工方法。第一节沉井的混凝土强度达到设计强度的100%才能开始挖土下沉, 其余各节须达到90%才能开始挖土下沉。每次下沉时, 须将井筒内的满堂架全部拆除。下沉前应进行井壁外观检查, 检查混凝土强度及抗渗等级, 外井壁的预留孔洞要全部封堵好, 经检查符合后才能进行下沉施工。根据计算沉井下沉的下沉系数, 作为判断每个阶段可否下沉, 是否会出现突沉以及确定下沉方法及采取措施的依据。第一次下沉前, 做好对沉井的初始标高、轴线位移等校核, 并做好记录, 以此作为对以后各项观测的参照。刃脚枕木垫架的拆除:下沉前应分区、分组、依次、对称、同步的抽除 (拆除) 刃脚下的枕木垫架, 每抽出一根垫木后, 在刃脚下立即用砂或石粉回填并浇水、振捣密实。

下沉挖土:在井内用小型挖土机挖掘, 挖出的土方用吊斗吊出。挖土须分层、对称、均匀地进行。沉井井格中部的锅底深度控制在l~2 m以内。锅底过深则易产生突沉, 使沉井下沉量和惯斜度无法控制, 同时井外土体也易塑流入井, 引起井周地面过多沉降。各土面高差应在50 cm以内, 使沉井在外刃脚处挤土下沉, 以减少对井周土体的扰动程度, 使沉井保持均匀垂直下沉。严禁用水枪掏刷外刃脚踏面外侧土体。沉井底部设明沟、集水井排水, 在沉井内离刃脚2~3 m挖一圈排水明沟, 设3~4个集水井, 深度比开挖面底部低1.0~1.5 m。排水明沟和集水井底深度随沉井挖土而不断加深。在井壁上设离心式水泵或井内设潜水泵, 将地下水排出井外。

筒壁下沉时, 外测土会随之出现下陷, 与筒壁间形成空隙, 一般在筒壁外侧填砂, 保持不少于30 cm高, 随下沉灌入空隙中。雨季应在填砂外侧作挡水堤, 以阻止雨水进入空隙, 防止出现筒壁外的摩阻力接近于零, 而导致沉井突沉或倾斜的现象。

三、结语

近年来, 经过不断地实践和改进, 污水泵站沉井施工的技术得到了有效的提高, 为污水泵站的发展提供了支持和帮助。

参考文献

[1]尹忠华, 赵建芳.沉井工艺在各种土层中的下沉施工技术探讨[J].科技创业家, 2012 (17) .

[2]刘少跃, 潘健, 丁孝勇.大型沉井施工技术在江苏陈家港电厂循环水泵房中的应用[J].广东水利水电, 2012 (11) .

污水泵站控制系统方案 篇6

在当今科技飞跃时代,PLC成为现在电子专用的计算机,为工业上的控制起到了重要作用。它的优点较多,主要表现在电路的结构简单,工作性能优良,而且对干扰的抵抗也强。在实际操作中,编程简单,调试起来也方便。鉴于种种原因,PLC被污水泵站等行业的现代控制现场大量采用,其重要性日益夸大加强。而且,把PLC电路所具有的串行通信结合计算机具有的远程通信功能,就能够实现用计算机来集中监控多台由PLC控制的装置,达到远程控制。

1 污水泵站远程监控系统设计的组成结构

该设计系统中,利用PLC的自身功能用来远程控制终端,把工控PC机视作设计中的上位机的主体,远程无线监控网络采用一对一的形式,采用串行异步通讯协议。而从体的下位机PLC,且安装在下面的各阀门站,利用总控制的主机发出的指令或它自身的控制程序,来控制从体阀门的开启和关闭,同时也要配置各种传感器等辅助设备,通过这些辅助设备来采集和控制整个系统。设计的主体,即PC机必须安装在污水泵调度的控制中心,还必须采用半双工轮询的通讯方式,随时同各阀门站的PLC从体保持联系,主从一起形成数据采集和监控系统。无线信号的数据传送电台都要采用透明方式工作,当然它仅仅起个传输数据的作用,把整个系统网络的数据收发起来转化成同一频率,工作的时候,站点和站点之间的的识别只有通过发出的不同地址的编号来实现了。其实在实际操作中,各个阀门站基本都采用了PLC,它作为整个系统的基本的RTU单元,来完成各种必要的测量和控制任务,这个设计的组成板块主要是由AD转换模块、PLC本体、传感器组、智能驱动装置四部分。

2 污水泵站远程监控系统设计阀门电机的主回路

该监控设计中阀门电机的主要回路和PLC的外部端子回路,都采用了普通的连接方式。回路中使用的三相交流电动机M的控制,由使用交流的接触器KMO和KMC通断来控制,同时还要驱动阀芯顺时针和逆时针的旋转,这样就实现了阀门的开启或关闭。

3 污水泵站远程监控系统设计数模(A/D)之间的转换模块

在设计的时候还必须考虑A/D之间的转换,首先要考虑该模块的选择,这就不得不考虑和PLC配套的问题了,所以我们一边选择FX2N-4AD,这种型号的模块设计的有独立的差分输入4个通道。而且每个通道之间都可以选择两种形式———电流型(±20m A)的输入和电压型(±10VDC)信号的输入。在该设计中,还要在每个阀门站的管线或者每个阀门的合适位置装上检测温度、检测压力和流量的传感器,用来随时监控污水泵管线的工作状态。安装的时候,参数信号装置经过传感器转化成需要的信息后,再和FX2N-4AD每个独立的通道连接起来,然后经过数模之间转换,最后放到后面相点对点的数据寄存器中,为后面的PLC程序随时读取。

4 污水泵站远程监控系统设计的PLC外部端子电路

该设计中所使用的智能驱动装置普遍都是从美国引进来的Limitorque技术,利用该行技术生产的SMC多回转型阀门的电动装置。该电动装置可以控制单台,也可同时控制多台机器,可以现场亲自操作,也可远程遥控控制。同时,该装置除了能驱动阀门动作外,还能将装置自身的状态转化成标准信号的方式送出,送出的信号就提供给PLC,便于用来进行状态检测。在设计的时候方方面面的考虑,在污水泵站里有现场和远程监控两种需要,为了兼顾这两种控制方式,我们一般对PLC的管理做出了要求,就是多采用12路输入信号的端口,采用8路输出信号的端口。

5 污水泵站远程监控系统设计数传电台选型和设置

该设计中的PLC和计算机之间的联系,一般多使用无线数传电台的方式。该联系方式采用了交错编码和收后重发的技术,这样就可以提高无线通讯对干扰的抗拒,也可以确保污水泵站远程监控正常可靠的运行。这时间使用到的数据传输模块,大都会选择美国生产的MDS2710型号的数字传输电台,这种型号的机器可完成两点之间的数据传输,同时提供全透明的半双工通讯方式。安装的时候,模块的一端连接在PLC内的通讯FX2n-485-BD模块,它们是以RS485接口方式相连接,模块的另一端则与监控中心主机的串口连接,它们是通过标准的RS232接口连接。这样就可以组成准双向的数据连接形式,达到发送和接收无线通讯网络的目的,而且网络的连接点可多达32个。为了达到一致性,和该设置相适应的PLC的通讯格式也必须采用特殊的形式,一般都采用数据寄存器D8120,其设置为-8058,设置寄存器D8121来占有各个阀门站的ID号。设计时还必须的考虑安全,因此要在其天线上安装避雷针,同时还必须在天线和电台之间的馈线上同样加装避雷器。

6 污水泵站远程监控系统设计的实现

该设计中,主体对于各个从体阀门的监控采用了两种控制方式———就地控制和远程控制。其控制过程的流程如下:(1)采用远程控制方式,该装置里面的的传感器感应到信号后,就将测到得数据信号通过屏蔽电缆传送出去,送到A/D转换器模块的输入端,再经过A/D转换模块转换成需要的信号后,最后送入专门存储数据的寄存器,保存在寄存器中供PLC随时读取。(2)采用就地控制方式,这种方式主要是由操作者通过阀门站操作,通过控制箱内设计的按钮直接控制。如果控制方式为远程时,指令是由监控中心发出来,当PLC接收传送来的信号后,就通过输出端口来控制智能驱动装置,从而使阀门动作起来。该监控系统还需要一些软件,这些软件主要是由两部分组成:一个是PLC端实时测控软件;二个是检测控制中心的测控数据实时处理软件。

摘要：纵观以往的控制系统,多采用的是传统污水系统。传统污水系统大都采用继电器调节来控制,这种方法很容易漂移,而且不能智能化,根本无法保证泵站及时可靠的运行。本文提出并设计了基于PLC远程阀门监控系统。

关键词：污水泵站,PLC,集散控制系统,无线通讯模块

参考文献

[1]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆大学出版社,2001.

[2]钟肇新,彭侃.可编程控制器原理及应用(第二版)[M].华南理工大学出版社,1999.

污水泵站控制系统方案 篇7

关键词：EASY控制器,技术改造,无人值守

1情况介绍

1# 污水泵站位于仪征化纤厂区的西南隅,承担着厂区部分区域生产废水和生活污水的输送任务。为达到泵站无人值 守的目的,需对站内的电气控制系统进行技术改造。

2改造简述

首先在污水集水池安装一台超声波液位计,然后将其信号传送至控制回路所加 装的EASY控制器中,通过EASY的控制,来自动实现污水集水池液位到达上限时水泵启动运行,15s后再开启该泵的出水电动阀门输送介质;当污水集水池的液位到达下限时,自动关闭出水电动阀门,关闭30s后水泵停止运行。考虑到集水池接纳污水的不均衡(进水量与时间不是线性关系)以及机泵的维护检修,则以6# 机泵、7# 机泵为一组,互为备用,并在两机 泵之间增 设一台变 频器,以“一拖二”的 方式运行。

水泵电气系统图、水泵 电气控制 接线图、EASY控制器接线图及程序图如图1~4所示(略去电动阀门控制图)。

3工作过程

合上变频器电源开关QF,变频器得电运行。变频器参数设置如表1所示。

当集水池液位达到工艺开泵的参数要求时,如果SK3选定的是“6# 用7# 备”状态,则6# 机泵运行,在EASY内置定时器KT2的作用下,15s后6# 机泵的出水阀开启,则将集水池中的生产废水和生活污水提升至主体装置进行集中处理。当集 水池液位降至工艺停泵的 参数要求 时,6# 机泵的出 水阀开始 关闭,30s后6# 机泵停止运行。值得一提的是,从图4中可以看出,若SK3选定“6# 用7# 备”的状态而6# 机泵有故障报警,集水池液位此时又达到工艺要求需要开泵时,7# 机泵将不受SK3的限制立即启动运行,从而保证了工艺生产的要求;与此同时,生产总调度通过远程监控系统得知6# 机泵有故 障的信息 后,可迅速派检修人员到现场进行处置。

至于变频手动运行、工频手动运行、工频自 动运行方 式的工作过程也 可从水泵 电气系统 图、水泵电气 控制接线 图及EASY程序图得知,在此不再赘述。

注:其他参数按出厂设定。

4结论