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建立雙河水廠自動加藥系統
水廠加藥系統的自動控制屬于大滯后過程。由于調節過程的滯后增加而使超調增大,大滯后會降低加藥控制系統的穩定性。解決純滯后系統問題對水廠實現加藥自動化的重要性不言而喻。我們采用前饋 - 反饋控制結構,設計自動加藥PLC控制站,采集水廠進水量和濁度,PLC 根據進水流量自動調整加藥計量泵的工作頻率,調節混凝劑拒絕投加量。其控制過程實施方案原理圖:
水廠進水量m3/h | 投藥濃度 | 加藥泵工作頻率Hz | 投藥量L/h |
150 | 2.5% | 41 | 20 |
200 | 2.5% | 43 | 35 |
250 | 2.5% | 45 | 40 |
300 | 2.5% | 48 | 50 |
350 | 2.5% | 50 | 70 |
2、建立澄清池排泥系統,濾池反沖洗系統
設計澄清池排泥,濾池反洗PLC控制柜,根據原水水質濁度的變化實現澄清池定時排泥自動控制,實現定時、定量排泥。根據濾池水位實現濾池反洗自動控制??刂乒δ茏詣?、手動可以互相切換。
澄清池排泥頻次的設定
原水濁度 | 底部排泥次數 | 邊斗排泥次數 |
3-5 | 1次/天,10min/次 | 1次/天,10min/次 |
5-15 | 2次/天,10min/次 | 2次/天,10min/次 |
15-20 | 4次/天,10min/次 | 4次/天,10min/次 |
20以上 | 根據需要自行設定排泥次數 |
澄清池排泥頻次的設定濾池反沖洗頻次的設定:當每格濾池的水位達到4米時立即進行自動反沖洗,反沖洗時間為5分鐘,并根據實際運行情況,沖洗時間可調節。
3、建立二氧化氯設備自動投加控制系統
目前水廠采用慮前加氯,根據二氧化氯的測定值手動設定二氧化氯發生量。由于手動設定投加量不能及時跟蹤供水量和余二氧化氯的變化,往往造成投加量不足或過多,既不經濟,又不能很好的保證水質的需要。該項目利用二氧化氯發生器現有的PLC控制接口,實時采集進廠水流量和余氯值,并根據進廠水流量和在線余氯值,實時控制兩臺二氧化氯發生器設備(系統設定為一用一備模式)的工作狀態??刂葡到y構成如下:
當進廠水流量小于150m3/h,且持續時間達到60min以后,開始執行控制發生量為100g/h;當進廠水流量大于150小于200m3/h,且持續時間達到60min以后開始控制投加量為150g/h;當大于200小于250m3/h,且持續時間為60min以上時,控制投加量為200g/h,當進水量大于250小于300m3/h,且持續時間為60min以上時,控制投加量250g/h.確保以上各個階段出廠水二氧化氯值在0. 1mg/L—0.3mg/L。
進水量 投加量 | 150m3/h | 150--200 | 200-250 | 250-300 |
二氧化氯設定投加量 | 100 g/h | 150 | 200 | 250 |
當出廠水二氧化氯值超過0.3上限值時,監控系統報警并自動將加氯機投加量切換到設定的最小投加量。在以上動作執行中,加氯機的運行狀態、流量設定、投加量的設定均可人為修改。為防止人為誤操作,設置操作權限。
4、建立水廠泵房供水泵運行遠程監控系統
泵房安裝壓力、電流、電壓、流量變送器,并將這些水泵運行狀態模擬信號遠傳至水廠監控中心平臺,用于實時監控水泵運行狀態。監控平臺通過軟件對泵房水泵運行實現遠程啟、停、故障報警等運行管理。其主要功能:(1)根據需要,隨時起、停泵;(2)故障停機;當水泵工作狀態(電流,電壓、供水壓力)異常。
5、建立水廠自動化監控平臺
水廠監控平臺作為監控操作的主要界面提供如下操作顯示功能:
(1)實時監測水廠的工藝流程狀況及工藝參數(進出廠水流量,濁度,ph值,CLO2,清水池、濾池水位)
(2)實時澄清池排泥,濾池反沖洗工作界面及運行參數;
(3)實時監測水廠二泵房供水泵的供水壓力和流量;
(4)實現清水池液位,出廠水濁度、供水壓力的越限報警;
(5)泵機設備的報警;
(6)泵機設備運行/停機記錄;
(7)液位,流量,壓力、水質參數工況趨勢圖;
(8)報警事件處理、告示和記錄;
6、系統運行環境及要求
(1)操作系統:支持Windows XP、 Windows7及以上版本;
(2)數據庫權限:開放數據庫管理員權限;具備數據備份和導入功能;
(3)P4 2.8G/256M/40G/光驅/軟驅/100M網卡/鍵盤/鼠標 。
2、項目研究技術路線及關鍵技術
2.1技術路線
第一階段:根據雙河水廠的工藝流程圖和供水設備、設施現狀,制定出水廠自動化控制系統開發方案。
第二階段:根據制定的方案,開展自動化系統的建立。包括澄清池自動排泥,濾池自動反沖洗及混凝劑加藥自動控制等。水廠供水泵的自動啟停、加氯消毒設備的自動調整。
第三階段:建立水廠自動化監控系統平臺,并安裝調試。
2.2關鍵技術
(1),采用前饋-反饋控制結構 ,PLC 根據沉淀池進水流量和沉淀后水濁度自動調整計量泵的工作頻率,根據人工輸入或利用 經驗公式計算出的投藥濃度和混凝劑濃度自動控制計量泵的沖程。
(2),二氧化氯發生器配有計量泵投加消毒劑,計量泵的運行采用變頻器調節,變頻器頻率由PLC設定,消毒劑投加量由原水流量和出廠水余二氧化氯綜合確定,原水流量為比例控制,出廠水余二氧化氯為反饋控制,流量比例與反饋控制由PLC實現。
3、主要技術經濟指標
工藝運行數據采集準確率100%;
控制系統響應時間≤2s;
澄清池出水濁度≤5NTU,濾池出水濁度≤1NTU;
出廠水余二氧化氯控制在0.1—0.3mg/l之間。
4、技術創新點
本項目所涉及研究內容的技術創新點如下:
原水濁度和原水流量前饋控制自動加藥控制技術。
三、項目計劃
序號 | 時間計劃 | 工作內容 |
1. | 2017.8 | 完成雙河水廠工藝運行現狀的摸底和測試 |
2. | 2017.8-2017.9 | 制定雙河水廠主要工藝自動化研究內容 |
3. | 2017.9-2017.10 | 編制水廠自動化控制系統技術方案 |
4. | 2017.11-2017.12 | 水廠工藝自動化的實施,安裝及系統聯機調試 |
5. | 2017.12 | 提交成果報告 |
四、預期提交的主要成果資料
項目的研究與建設主要形成以下成果:
1、雙河水廠自動化控制技術應用設計方案;
2、雙河水廠監控平臺,《雙河水廠自動化控制應用程序》一套;
3、雙河水廠自動控制系統安裝設計圖紙和控制系統工作原理圖;
4、監控中心監控平臺操作說明書;