桂林市第四污水净化厂自控系统分析及体会

提要:介绍了广西第一个利用外国政府贷款兴建的市政工程--桂林市第四污水净化厂自控系统及其构成、功能、故障与报警、运行与维护等，并结合实践，谈了对引进设备的工作体会。

关键词:　污水净化厂　自控系统　分析

0　概述

         为了适应桂林市城市建设和旅游事业发展对环境保护的需要，桂林市市政公用事业管理局排水工程管理处于1995年12月引进国外成套设备，建成了一座一期设计规模为10万m3/d的现代化污水净化厂--桂林市第四污水净化厂(以下简称"四厂")。四厂是广西第一个利用外国政府贷款兴建的市政工程，厂区所有主要设备均为整机进口，设备运行及监测均可由计算机自动控制。该自动控制系统自1996年2月正式投入运行四年多以来，情况良好，达到了设计要求。

下面结合参加该系统安装、调试及运行维护的实践，作一粗浅分析，并就其引进工作谈几点体会。　


1　系统构成

1.1　控制装置构成

        该装置计算机监控系统为主机选用美国COMPAQ 80486计算机，分站选用法国TELEMECANIQUE TSX7型可编程控制器(PLC)的集散型自动化控制系统。软件为采用AQUAMONITOR7平台开发的专用软件包。

        自动检测装置包括电能、进水流量、pH值、溶解氧、氧化还原、回流污泥流量、剩余污泥流量及水位、水温等八类过程自动检测仪表，其输出均为模拟量信号(4～20mA)。

该系统基本控制思想是：功能和危险分散，监督和管理集中。　

1.2　受控对象构成

受控对象包括鼓风机、水下推进器和大部分泵共计45台设备，其输出状态信号均为开关量。　

1.3　系统工作原理

        现场自动检测仪表对生产中各个参数自动、连续地进行检测，同时将信号反馈给现场PLC和中心控制室计算机，并在中控室模拟屏和计算机显示器上显示出来；PLC和计算机比较程序中设定的工艺参数，自动地调节某台设备的工况(启动、停止或调速)，从而自动满足生产过程需要。

2　系统功能　

2.1　人机界面及功能

         人机界面是操作者和系统交互联系的平台，它直接面向操作者，是用户认识评价一个系统的首要部分。本系统采用在DOS环境下运行的AQUAMONITOR7软件包把图形、文字有机地结合在一起，立体感强，操作简便，直观舒适。操作者可用鼠标完成对软件的全部操作，包括菜单选择、画面切换、实时数据显示、历史数据前/后翻页、报表生成及打印、故障查询及复位、文件管理、参数设定等等，每页图形均固定有即时报警信息栏、向上翻页、回到主菜单、打开报警显示屏，操作人员姓名注册显示、故障/维修/模拟报警实时显示等功能。本软件包不足之处在于它采用的是英文界面，而在现在的给排水引进项目中，一般都预先提出使用中文界面软件，外方也能满足。　

2.2　自动控制过程

(1)选定所有受控对象运行模式为自动。

(2)输入或选择有关模拟量上、下限值等。

2.2.1　进水泵

         在全自控状态，5＃进水泵为备用，其余4台泵根据泵房液位高低和各自累计工作时间多少决定自动开停顺序。将设定的进水泵房液位高度，如6m定为100%，2m定为0%，则液位高度在0～25%时，第1台泵启动，25%～50%时，第2台泵启动，50%～75%时，第3台泵启动，75%～100%时，第4台泵启动。反之，当液位从75%～100%降到75%以下，则1台泵先停，随着液位逐渐下降到0，其余3台泵相继停机。

2.2.2　粗格栅

进水泵前粗格栅根据设定的栅前后液位差(如ΔH＝10cm)或定时(如ΔT＝5min)开停机。

2.2.3　细格栅

进水泵后细格栅自动工作原理同粗格栅。

2.2.4　刮砂桥和砂泵

         细格栅后一道工序--沉砂池刮砂桥，则根据设定的运行周期(如每隔8h启动1次)自动控制开机，砂泵也同时运行，待砂桥在池上往返运动一个来回后，砂桥、砂泵自动停机。

2.2.5　进水流量和pH计

        从沉砂池出来的污水流经巴氏计量槽，此处的超声波流量计记录瞬时流量和累计流量，瞬时流量如超过设定的上、下限值则报警；计量槽后的pH计可同时自动检测进水pH值和水温，如这两个模拟量超出测量范围也会报警。

2.2.6　水下推进器

厌氧池和缺氧/好氧池水下推进器设定为"自动"运行状态后将连续运行，除非故障或手动停机。

2.2.7　罗茨鼓风机

        鼓风机为污水生化处理的关键性设备。传统的罗茨鼓风机旋转活塞片呈"8"字型，存在着噪音大，出口风压风量均为定值，不可调节之缺点。本工程共引进GM130L型罗茨鼓风机5 台(1＃、2＃为一组，4＃、5＃为另一组，3＃风机备用)，风机活塞片侧面近似呈三片夹角为120℃的椭圆，其中1＃、5＃风机设有变频调速装置用于调整风机的转速，起到调节风量大小的作用。供气干管共2根，每组风机各供1根，3＃风机兼作备用，并与2根主管连通。每根供气干管对应1座缺氧/好氧池，PLC根据每组缺氧/好氧池出水口溶解氧计自动检测到的溶解氧值比较决定各组风机的开、停或1＃、5＃变频调速罗茨鼓风机的转速，以保证池中溶解氧满足工艺要求。

2.2.8　回流污泥泵

        5＃回流污泥泵为备用，其余4台泵工作程序同进水泵；不同的是，它们的开停除受回流污泥泵房液位高低控制外，还受进水流量大小变化控制。每台泵在以上任一开机控制条件满足后即可开机。反之，当两个关机控制条件同时满足后才会停机。

2.2.9　二沉池刮泥桥和浮渣泵

         从2座缺氧/好氧池出来的泥水混合物都进入一座中心配水周边积泥的结合井，并通过结合井将污水均匀配至4个二沉池；二沉池采用中心进水、周边出水辐流式沉淀池，每池设1台 2/3式机械刮泥桥和1台依浮渣井液位高低自动开/停的浮渣泵，浮渣泵将刮泥桥上附有的浮渣刮板从池面刮入浮渣井的浮渣输送到剩余污泥泵房。由于比重不同，在二沉池中停留一段时间的泥水混合物即进行分离，上清液溢进出水槽作为尾水排放到厂外农渠，而沉降后污泥则依自重流向回流污泥泵房。

2.2.10　剩余污泥泵

         剩余污泥泵房底部通过阀门与回流污泥泵房连通，3台剩余污泥泵依时间程序定时开机，直至将设定体积的泥、渣排至浓缩池待处理。　

2.3　系统的调试完善过程

本系统有几项功能作了较重要的改进完善。

         第一项是关于水泵的自控启动。由于外方对中国的国情不够了解，没有考虑到在用电高峰季节，污水净化厂在生产中会出现停电现象，因此当送电时(特别是在雨季)，进水泵房、回流泵房的液位可能已经达到甚至超过100%。此时，5台110kW进水泵会出现几乎同时启动现象，强大的瞬时启动冲击电流足以引起为进水泵供电的MCC2 500kVA变压器过载跳闸；另外，5 台160kW鼓风机和5台22kW回流泵也会在送电后由于缺氧/好氧池中溶解氧过低和回流泵房液位超过100%，而出现几乎同时启动现象，这同样会引起为它们供电的MCC3 1 000kVA变压器过载跳闸。因此，我们要求外方将厂区所有受控对象按工艺要求设定好自动启动顺序，并为大功率设备间留有足够的启动间隔时间，从而圆满解决了送电后过载跳闸现象。

        原DOS子菜单被激活后，系统脱离监控状态，供用户在DOS状态下完成诸如文件复制、删除这样的工作。对于日常值班操作工人，并不要求他们做这些工作，而这项功能出现在主菜单中，会经常引发操作工人的好奇或误操作而激活它，这样的弊端是在脱离监控这段时间，系统无法接收实时数据，造成数据丢失。于是我们向外方提出将"文件管理"这样的DOS 操作功能转移到"报表"子菜单中去。这样一方面每天或每月可将系统自动生成的报警、报表数据库文件完成从硬盘到软盘的复制，并删除那些被复制过的文件，保证硬盘空间余量；另一方面，在做这些文件管理工作时，系统可不再脱离实时监控状态，从而保证了自动记录数据的连续性和完整性。增加"报表"功能，同时删除DOS子菜单，并把其"文件管理 "功能移植到"报表"子菜单中去，是对本系统自控功能所做的第二项改进完善。第三项是增加振铃、报警功能。

         四厂安排人员"三班制"值班，每班的操作人员均担负定时取水样和到室外巡视、运砂、除渣工作。当他们在室外时，如何及时知道有无故障呢?于是，我们安装了一个振铃报警系统，当有报警时，报警信息不仅出现在中控室计算机和模拟屏上，还可通过PLC给安装于厂区中央的一个警铃以动作信号，从而振铃报警，这样到室外取样或巡视的操作人员即可迅速赶到中控室了解情况，然后酌情排除故障。该振铃报警系统简单、经济、可靠，在实践中取得了