佛山某镇污水厂电气与仪表自控设计
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城市污水处理厂是城市环境保护的重要设施。佛山某镇污水厂为新建的污水厂，采用CASS法工艺，近期设计污水处理能力为2万吨/日，远期为5万吨/日。电气设备选型以技术成熟，元器件安全可靠，满足工艺要求为原则。根据工艺设计要求及国家有关电气设计规范进行设计，配备先进可靠的电气及自控设备。
本工程设计范围是污水处理厂内10KV进线柜及其后的厂内高低压配电系统（所有用电建构筑物的动力、配电供配电）设计，电气设备的常规控制，电量检测仪表，厂内电缆敷设及防雷接地系统的设计。
一、供配电系统
（1）供电电源
根据国家有关规范，本工程负荷性质为二级负荷。为满足供电可靠性要求，系统采用两路10KV高压电源供电。一期两路高压电源一用一备，二期两路电源两常用。
（2）负荷计算
根据负荷分布情况，主要用电负荷为鼓风机，变配电站设于鼓风机房旁。本工程首期设备安装容量664.55KW，计算容量451.72KW。视在功率为559KVA。本工程设置两台变压器,一台工作一台备用,当工作变压器故障时,备用变压器投入运行，二期工程完成时，两台变压器两常用、互为备用,当一台变压器故障时,低压母联开关投运,另一台变压器保证全厂的二级负荷用电。安装两台SCB-63010/0.4KV变压器。变压器负荷率为0.717。
（3）电能计量电能计量采用专用高压计量柜，设于高压进线处。高压柜采用交流操作。
（4）无功补偿
无功补偿采用集中补偿方式，设在低压(0.4kV) 侧，在低压母线设自动补偿电容柜。补偿后整个供电系统功率因数不小于0.9。
（5）设备选型
10KV高压开关柜选用金属铠装固定式环网开关设备（“五防”产品），负荷开关可电动操作。380/220V配电装置采用抽屉式开关柜。10/0.4kV变压器采用绝缘环氧浇注干式变压器。1kV电缆采用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆及聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套内钢带铠装铜芯电缆。10kV电缆采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆.
（6）继电保护
高压进线柜设熔断器作短路保护。10KV变压器馈线柜设温度保护。低压配电进线总开关设过负荷延时、短路速断保护，低压用电设备及馈线电缆设短路及过载保护。
（7）照明
厂区道路照明采用3米庭院灯，光源采用节能灯，各构筑物宜选用射灯照明，满足正常生产运行。办公楼室内照明采用T5节能荧光灯。
（8）电缆敷设
厂区建构筑物室外电缆敷设采用电缆沟、穿管直埋敷设相结合的方式，构筑物内采用电缆沟、电缆桥架及穿钢管埋地敷设。
（9）防雷接地
各主要构筑物及变配电室采用避雷带防直接雷击，利用柱内主筋及基础地圈梁主筋作防雷引下线。所有用电器都应接地保护。防雷接地，工作接地，保护接地共用接地装置。利用自然接地体作为接地装置。接地电阻≤1欧姆，本工程低压供电系统采用TN-S系统。高低压进线处设避雷装置。在PLC等控制设备电源进线处装设涌流抑制器，外场监测设备信号线也装设涌流抑制器。
（10）通讯
选用数字程控用户交换机（40门）作为厂内外通讯联络用，综合楼内设总机房，并配有UPS电源。
二、仪表及自动控制系统
为保证污水处理厂污水处理过程的安全可靠性和生产的连续性，让污水厂的管理人员和操作人员能够全面有效的管理和监控整个污水处理厂的运行过程，提高污水处理厂管理的自动化水平，自动控制系统采用目前在国内外污水厂广泛应用的PLC+PC集散控制系统，配以相应的仪表检测设备，对污水处理全过程进行实时管理和监控。
（1）计算机监控系统的构成
监控系统分为两级控制系统：监测管理级和设备控制级。监测管理级是工业控制计算机（PC）和光纤环网及交换机等等，其置于综合楼的中心控制室。监测管理级主要由以下设备组成：监控计算机（供操作人员用），管理计算机（供工程师用），UPS电源，图形打印机，报表打印机，彩色大屏幕投影仪、光纤环网和交换机等。设备控制级是可编程控制器（PLC）,其置于现场。设备控制级分别设在污水厂各工艺区现场，主要由PLC1控制站和PLC2控制站组成。
（2）计算机监控系统的功能
中心控制室的功能：中心控制室通过配置WINDOWS XP操作平台，配以实时监控软件、通讯软件可实现以下功能。
1)通过光纤环网，可对现场各控制单元（PLC1、PLC2）采集到的工艺参数，设备运行状态进行实时显示处理，建立各参数/状态数据库，储存主要参数的历史数据，显示各操作界面，工艺流程图，各工艺参数直方图，趋势曲线图。进行事故和异常情况报警，打印主要参数变化值，以及日/月报表。
2)设备的参数设置及操作控制
3)彩色大屏幕投影仪用于将监视器上的各种画面投影到大屏幕上，方便观察。
（3）现场设备控制级（PLC控制站）的功能
1)PLC1控制站设于变配电房控制室
负责监控粗格栅间及提升泵房、细格栅及旋流沉砂池、CASS池、鼓风机房、紫外线消毒池等构筑物。
a.粗格栅及污水提升泵房：根据粗格栅前后水位及时间控制格栅除污机的起、停，并实现格栅机与螺旋输送机、螺旋压榨机的联动控制；根据提升泵房内的液位对提升泵的开启台数进行控制，并实现泵的轮流工作。
b.细格栅及旋流沉砂池：根据细格栅前后水位及时间控制格栅除污机的起、停，并实现格栅机与螺旋输送机、螺旋压榨机的联动控制；根据进水流量及时间控制吸砂泵的运行与停止。
c.鼓风机房：负责鼓风机房的设备状态检测和控制。根据CASS池的溶解氧含量控制相应的鼓风机变频器，控制鼓风机风量及鼓风机之间的相互切换；根据每座CASS池的运行周期及各个CASS池运行顺序，控制鼓风机运行。
d.CASS池：使每座池子在不同时间段内按充水/曝气―沉淀―滗水/闲置顺序循环工作；使每座池子在同一时间段内分别处于充水/曝气―沉淀―滗水/闲置顺序工作中的某个阶段；根据对每座池中进水流量、液位及时间顺序，控制其进水电动阀的开启度；在充水/曝气阶段进行回流污泥泵的控制；根据时间对剩余污泥泵进行控制。
2)PLC2现场控制站（污泥浓缩脱水机房控制室）
负责监控的单元 ：污泥浓缩脱水机房和储泥池
a.脱水机房：按时间顺序先后开启轴流风机，冲洗水泵，带式压滤机，污泥螺杆泵，加压泵，皮带运输机等设备；停机时先停加药泵，然后停污泥螺杆泵，带式压滤机，冲洗水泵，轴流风机，最后停皮带输送机。
b.储泥池：储泥池内滗水器及搅拌机由池内液位信号及时间来控制。
中控室的显示由电脑屏幕实现，现场设有仪表的就地显示。在现场的PLC控制站上设有操作员面板，显示有关数据。
（4）设备的操作控制方式
设备的操作控制方式有以下几种
自动方式：MCC柜上的转换开关位于“自动”档，设备的控制信号来自PLC的输出模块，此时PLC控制站有两种模式，A)人工模式，由中控室监控计算机键盘或鼠标发出指令，或由PLC操作员面板发出指令。B)过程模式，PLC按预编程序自动控制。
手动模式：MCC柜上的转换开关位于“手动”档，设备由MCC柜或就地控制箱上按钮就地控制。
（5）检测仪表的设置
为了检测必要的工艺参数和配合集散控制系统的合理控制，在污水厂各工艺段设置相应的检测仪表。各构筑物的仪表配置及主要用途如下：
1)粗格栅间及细格栅间：在粗格栅、细格栅前、后分别设置液位开关，检测格栅前后液位差，用于控制格栅除污机的起停。提升泵至细格栅管道上设电磁流量计，用于检测进水流量。
2)污水提升泵房：设有液位计，用于控制污水提升泵的开启台数及轮流工作。
3)沉砂池：设置取样器一台，用于采集进厂水的水样。采用水量与进厂水流量成正比。定时取样，定时排样，保持水样新鲜，以确保进厂水质化验分析的准确性。在沉砂池旁设置仪表小屋，设置COD、氨氮在线监测仪表。在沉砂池出水渠设置超声波液位计，用于检测出水渠水位。根据进水流量及时间控制吸砂泵的运行与停止。
4)CASS反应池：设置有溶解氧检测仪、液位计、氧化还原电位传感器、污泥浓度计等等，用以控制鼓风机及滗水器的工作。
5)在紫外线消毒池设一个取样器，用于采集出厂水水样。采样水量与出厂水流量成正比。定时取样，定时排样，保持水样新鲜，以确保出厂水质化验分析的准确性。在紫外线消毒池旁设一个仪表小屋，设置COD、氨氮在线监测仪表
6)储泥池：设置液位开关及污泥界面仪表，用于控制污泥回流泵的起停。
7)污泥浓缩脱水机房：在螺杆泵的出泥管上设置电磁流量计，用于计量污泥量，控制投药泵的投药量及脱水机的工作台数。
8)采集电气设备有关的电流、电压、电量等参数。
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