污水处理厂自控系统改造工程实践与探索

污水处理厂自控系统改造工程实践与探索

常发萍

西宁市污水处理有限公司 青海 西宁 810000

摘要:随着社会的发展，带动了我国各个领域的进步。现阶段，污水处理厂中控图像化操作设备已使用十年之久，无法满足现状的使用要求，需要从自控系统方面进行升级改造。应用组态软件RockwellAutomationFactoryTalkse5.0，分析过程数据存储设置及历史曲线非标准VBA组态，从而达到改造的目的。

关键词：污水处理厂；自控系统；改造工程

引言

水资源对人类的生存和发展而言有着无法取代的重要作用，尤其是城市化发展迅速和工业化进程的逐步加快，使水资源污染日益加重，污水处理成为人们关注的焦点问题。对于城镇污水处理厂，为适应越来越高的污水处理要求，需要在切实做好电气设计的基础上，通过改造和设计形成一套完整的自动控制系统，以此提高污水的处理效率，减少人员劳动强度和降低成本，进而更好的为打造良好生活环境提供服务和便利。

1现有自控系统情况

自控系统作为高级控制系统它是最顶层的控制系统，污水处理厂设备的控制一般都是通过PLC控制站实现，或者通过中央控制室来整盘控制。污水处理厂存在不同特点，污水处理厂自控设备基本都是自行配置设备，设备运行场所环境及运维困难大。因此，处理厂的自控系统每年都在不断投入，运行人员成本增加。主要是设备需要定时定点巡视。

有些污水厂为降低初期建设投资，没有对阀门进行自动控制，造成了后期自控系统运行以后，需要大量的运行人员配合运行，造成了自控系统由自动变为半自动，甚至无自动，人员投入反而增加。自控系统在污水处理厂现阶段暴露出来的问题，在我们设计中引起注意。以此同时，采用自控系统给污水处理厂所带实惠是有目共睹的。人力成本可以降低的同时也减能耗、总体降低运行代价。对于自控系统污水厂应用在设计上需要考虑很多问题。

2污水处理厂自控系统改造工程实践

2.1自控系统实现的主要功能

1. 管理监视功能：OS站长期冗余在线工作，定时检测PLC站采集的数据，对各工艺参数和动力设备的运行实时显示、记录、分析、统计、事故报警、打印、储存、显示动态工艺流程图并在图中相应位置显示被测工艺参数的实时值，动力设备的运行情况、已发生的事故，显示模拟量检测值的各班、日、月、年曲线图、直方图、趋势图等。（２）操作控制功能：OS站可遥控各现场PLC，控制动力设备的开／停，设定工艺流程中模拟量超限事故的上下限值，也可人工设定各现场PLC参数。可生成不同时段的生产报表，以及流量、液位、ｐH、温度、浊度、溶解氧、MLSS、压力等变化曲线。（３）系统组态功能：只要把生成的应用软件向下传送到各相关现场PLC控制站，就可以方便地选择控制方式、构成控制系统、绘制显示图表、建立有关数据库等。组态的应用软件能在线重新组态而不影响系统的连续正常工作。

2.2变频器的改造和调试

污水处理厂的变频器西门子M340，一直不能正常使用。变频器完全受自控系统控制，如果自控系统出现问题，操控人员不能在现场手动操作变频器，这是非常不安全的状况。通过与业主交流，我们设置变频器有二种运行模式，变频器可以在中控室计算机上操控运行，也可在现场电控箱人工手动启、停。现场有八台重要设备带有变频器，1#-4#转碟曝气机，1#-4#提升泵。八台变频器操控运行状态各不相同，有的可以在中控室计算机上位机上调速，有的只可以用电位器旋钮调速；速度调节有快、有慢；有的变频器手操器显示不对；还有变频器无法与上位机通讯。另外，变频器被设置了密码，无法查看内部参数设置情况，不能修改参数，如表1-2。针对现场变频器复杂的故障情况，我们制定了解决方案。选取1#转蝶曝气机变频器、1#提升泵变频器，分别作为样板，逐一调试。主要包含下步骤：

（1）了解转蝶曝气机和提升水泵的工作运行特性；DP接头拨动开关拨到正确位置。（2）检查现场控制箱元件和线路，更换故障元件，重新布线接线。（3）了解转蝶曝气机和提升水泵的电机参数，恢复变频器为出厂设置，解除密码，设置电机参数。（4）现场控制柜上，增加变频器故障复位按钮，当单台变频器故障时，及时复位故障信号，以免影响整个系统不能运行。（5）仔细研读西门子变频器使用手册，核对手册上图纸与现场接线是否一致，修改错误接线。（4）仔细研读西门子变频器使用手册，了解每个参数的性质，逐一尝试，设置参数。

表1转蝶曝气机变频器原状态

表2提升泵变频器原状态

2.3生化池碳源系统技术改造

2008年C污水处理厂扩建提标改造时，一级A单体的反硝化系统只实施了土建部分、未安装设备。随着近年来水质浓度的升高，冬季低温天气对总氮的去除较为困难，经与一级A部分的成套供应商联系，完成反硝化设施设备的购置和安装需要2000余万元。为解决这一资金难题，2015年开始联合工艺技术人员反复进行技术试验，从数据结果分析，制定了生化池碳源系统技术改造方案。

碳源系统技术改造及电气自控成套系统设计特点：1）加药隔膜泵采用变频器控制且可通过旋钮调整频率值，方便人员操作和精确计量。2）为减少碳源对仪表的腐蚀及保障系统的稳定运行，未设计安装液位计和压力表等监测仪表，而是使用转子流量计实现了“一表三用”的保护功能和使用效果，即在成套控制柜上安装多功能表监测流量值，当碳源输送管道堵塞或无生产原料时，流量计数值降低，此时通过多功能表控制电气回路保护停机。3）预留了变频器频率远程控制接口，为今后根据进水总氮、温度数值自动调整碳源投加量试验创造条件。通过技术改造，总氮处理实现了稳定达标，避免了在一级A单体增加设施设备，减少投资2000余万元。

2.4中央控制室监控软件的升级

优化数据库结构，完善历史趋势查询配置，提高查询速度和查询的方便性；中控报警系统增加报警提示，各报警有详细提示说明，使每个操作员更容易识别故障和快速解决问题；增加中控室报警系统短信通知功能；完善系统报表查询功能，根据客户需求增加数据库新的数据记录时间，生成日报表、月报表和汇总报表，操作员可根据需求按时间或其它类型等关键字查询，并能通过Web发布，实现IE浏览器查询。本次自控系统升级主要针对操作画面、数据存储、传输进行优化结构。一方面，原自控操作系统历史曲线由于没有做好整体规划，导致分画面太多查找麻烦且不能方便对比，本次改造将各曲线集合在统一的画面，并可以任意调用；另一方面，原自控操作系统历史数据和报警、操作日志使用默认存储在C盘，导致操作系统容量越来越小直至系统崩溃，现将各数据存储路径改变到容量较大的其他盘，使C盘保持有足够容量运行程序。

结语

老旧污水处理厂的自动化系统改造，繁琐而复杂。各种故障状态，原因各不相同，需要耐心细致的查找。参与改造的技术人员，需要对污水处理工艺有深入了解；在电气系统、仪表检测系统、PLC控制系统、中控室计算机系统等方面有深厚的技术功底；需善于沟通，了解现场操作人员的操作需求；需善于分析问题，不懈探索，找到合适的解决问题的方法，最终才能完成改造。自控系统改造完成后，本污水处理厂运行良好，达到了预期的目标。

参考文献

[1]谢阳，王旭.污水处理厂电气自控系统的运用与技术分析[J].工程技术研究，2019，4（8）：201-202.

[2]刘安.电气工程自控系统在污水处理工艺中的运用探索[J].集成电路应用，2018，35（5）：84-86.

[3]唐广，曲民富，污水厂自控系统升级改造研究[J].现代商贸工业，2013，22（11）：363-364[20].