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能效管理平臺在污水處理廠智慧水務(wù)配電的應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：730更新時間：2023-08-02

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201800

摘要：隨著近幾年我國經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展，我國的工業(yè)和民用污水的排放量也隨著人口的增加而不斷加大。工業(yè)污水以及人們生活污水的排放，對水體的污染十分嚴(yán)重。相關(guān)部門對于治理污水排放問題也給予了較大的關(guān)注并提高了整治力度。通過出臺一系列法律法規(guī)來規(guī)范日常污水的排放，從而提升水體的再利用價值。

關(guān)鍵詞：自動化監(jiān)控系統(tǒng)；污水處理；儀器；儀表

0引言

本文以一些污水處理廠采用的先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)為出發(fā)點，對自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行了一定的分析，闡述了此系統(tǒng)的使用在污水處理中具有的重要意義。通過研究可以看出自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)U棄的污水轉(zhuǎn)變?yōu)檫_(dá)標(biāo)水，在保護(hù)土地等多方面具有良好的作用。從目前的處理方式來看，一般情況下都是采用較為先進(jìn)的控制技術(shù)來處理污水，然后根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中收集的參數(shù)和數(shù)據(jù)變化情況，分析系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

1 系統(tǒng)介紹

污水處理廠的自動控制系統(tǒng)一般情況下都以計算機(jī)控制，其運(yùn)行系統(tǒng)主要由計算機(jī)管理系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、儀表儀器控制系統(tǒng)這三個部分組成。在此基礎(chǔ)上，這三個系統(tǒng)經(jīng)過相互連通、相互轉(zhuǎn)化，經(jīng)過一系列的相關(guān)系統(tǒng)循環(huán)對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理、分散控制、資源共享、工藝聯(lián)通、維護(hù)起來相對比較方便等一些原則。系統(tǒng)經(jīng)過相互的配合，在一定程度上保證了污水處理的效率、質(zhì)量以及處理速度，從而減輕了人工勞動力，保護(hù)了生8環(huán)境，而且還實現(xiàn)了污水處理廠趨于現(xiàn)代化管理模式。只有保證污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，才能夠進(jìn)一步提升污水的處理質(zhì)量。

上述所說的自動化檢測儀表屬于自控系統(tǒng)中*關(guān)鍵的組成部分之一。通常情況下，所使用的自動化測儀表都是由三個組成部分構(gòu)成。

1.1傳感器

傳感器的作用就是收集系統(tǒng)所檢測到的信號，并將信號進(jìn)行模擬，傳送到子系統(tǒng)中供下一個環(huán)節(jié)處理。

1.2變送器

變送器的主要作用就是將傳感器所測量的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢l率的電流信號。電流信號經(jīng)過相關(guān)的可編程序?qū)肽M量，形成模塊化，這樣便于一些負(fù)責(zé)人對信號進(jìn)行分析和處理。

1.3觸摸顯示屏

該組成部分的主要作用就是能夠?qū)y量的結(jié)果較為直觀地反映在電腦屏幕上，同時將計算的結(jié)果也清晰地展現(xiàn)給觀察人，同時也方便了負(fù)責(zé)人在電腦屏幕上對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。

這三個組成部分只有巧妙地聯(lián)系在一起才能使整個自動化檢測儀表正常運(yùn)行，任何一部分都需要；缺少任何一部分，就不能稱之為完整的控制系統(tǒng)。自動化檢測儀表具有多方面的優(yōu)點，主要有測量正確、數(shù)據(jù)顯示清晰、反應(yīng)速度靈敏、便于操作和具有較高的可操作性等優(yōu)點。在我們的工業(yè)生產(chǎn)中，此構(gòu)件使用的頻率相當(dāng)高。本文以南山鋁材二廠的污水處理廠為主要例子，深入探討了子控儀表系統(tǒng)的運(yùn)行和使用。

2 建設(shè)簡介

某鋁材二廠污水處理廠是在 2008 年 4 月份開始建設(shè)的，到了2009年5月份左右通水試運(yùn)行。此廠的主要責(zé)任和義務(wù)就是對工廠中所排出的污水進(jìn)行處理，將廢水中的化學(xué)物質(zhì)經(jīng)過處理得到中和，同時還要對排出的污水進(jìn)行收集并研究污水中的化學(xué)成分，從而確保所排出的水質(zhì)符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

圖 1 污水處理工藝流程

3主要用儀器介紹

根據(jù)施工特點和施工要求，在污水的處理源頭設(shè)置檢測儀表，對整個處理過程進(jìn)行現(xiàn)場分析和整理。具體的配置如下：在調(diào)節(jié)池內(nèi)放置兩臺pH儀器，這兩臺儀器的主要作用就是適時的對廢水中的 pH 值進(jìn)行監(jiān)控，從而確保進(jìn)水水質(zhì)符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)；在A/O生化池中每隔 10m 左右設(shè)置一臺溶解氧測定儀，這一切的主要作用就是檢測各個水段溶解氧氣的含量；在排水口處也需要安放一臺余氯測量儀器，主要用于檢測出水口處的余氯量，然后再配合相關(guān)的二氧化氯發(fā)生器。此出水口處的水質(zhì)進(jìn)步的凈化和控制；在出水口處還應(yīng)設(shè)置一臺COD檢測儀，主要用于檢測出水處水質(zhì)中COD的指標(biāo)是否合格。

4主要儀表介紹

在自動化監(jiān)控系統(tǒng)對工廠的污水處理過程中，需要用到的主要儀表為液位計、液位差計以及流量計。

其安裝的位置也具有很大的差別，一般情況下再進(jìn)水泵房集池中需要安裝一臺液位計，同時還要根據(jù)泵房水位值的大小采用自動控制的方式來確保多臺水泵能夠同時運(yùn)轉(zhuǎn)。某些泵房水位高出所設(shè)定的正常值時，這時PLC系統(tǒng)就會按照軟件中所編寫的程序設(shè)定，增加水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的臺數(shù)將水位降到合理的范圍內(nèi)，通過減少使用的運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)或者全部關(guān)閉水泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)，防止水泵出現(xiàn)過載的現(xiàn)象，在保護(hù)的水泵同時也將泵房水位控制在合理的范圍內(nèi)。

在分配井管道處需要安裝一臺電磁流量計，使設(shè)置能夠較為準(zhǔn)確地實時測量進(jìn)水量和出水量。在測量的過程中也會收集水質(zhì)的情況并轉(zhuǎn)化為具體的信號顯示在流量計中。當(dāng)某些數(shù)值超過預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)之后，就會啟動相應(yīng)的控制系統(tǒng)對水量進(jìn)行控制，從而為運(yùn)轉(zhuǎn)而提供實時流量供應(yīng)。

在此基礎(chǔ)上，自動化監(jiān)控系統(tǒng)中還會用到溶解氧測定計、COD在線監(jiān)測儀、藥品添加計量儀以及可編程控制器和觸碰屏。*重要的就是可編程控制器和觸摸屏，通常在主控制室中都會配置相關(guān)的可編程控制器和觸摸屏，主要目的就是實時接收和輸入指令，及時處理和計算收集的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送指令給外圍的一些儀表來執(zhí)行相應(yīng)的程序命令，讓他們在自動化條件下，集中對水質(zhì)進(jìn)行宏觀控制，從而保證整套自動化系統(tǒng)具有高*、可靠的處理速度和效率。

5安科瑞電氣針對智慧城市水務(wù)建設(shè)推出能效管理解決方案----AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

5.1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生8體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護(hù)、監(jiān)測、分析、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，重*監(jiān)測主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運(yùn)行安*可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

5.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安*、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運(yùn)維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運(yùn)維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務(wù)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

5.3平臺拓?fù)鋱D

5.4平臺子系統(tǒng)

5.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

對水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護(hù)和弧光保護(hù)，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能，對異常情況及時預(yù)警。

監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機(jī)的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。

5.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

水務(wù)中大量的大功率電機(jī)、水泵變頻啟動導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在大量諧波，通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量，并配置對應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

5.4.3電動機(jī)管理

馬達(dá)監(jiān)控實現(xiàn)水務(wù)中電機(jī)的保護(hù)、遙測、遙信、遙控功能，電動機(jī)保護(hù)器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測和報警。高*、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)信息，對電機(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

5.4.4能耗管理

為水務(wù)搭建計量體系，顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域。

將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務(wù)中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃?xì)?、冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強(qiáng)度計算，標(biāo)煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。

能效分析按三級計量架構(gòu)，分別進(jìn)行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進(jìn)行分析，同比、環(huán)比、對標(biāo)等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析，同時將污水的單耗與指標(biāo)對標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

5.4.5智能照明控制

系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能，盡量利用自然光照，實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達(dá)到安*、節(jié)能、舒*、高*的目的。

5.4.6電氣安*

（1）電氣火災(zāi)監(jiān)測

監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，實現(xiàn)對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安*預(yù)警。

（2）消防應(yīng)急照明和疏散指示

根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

（3）消防設(shè)備電源監(jiān)測

監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)備可以正常投入使用。

（4）防火門監(jiān)控系統(tǒng)

防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設(shè)備即防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài)，實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉及故障狀態(tài)，顯示終端設(shè)備開路、短路等故障信號。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，當(dāng)終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時，防火門監(jiān)控器能發(fā)出報警信號，能指示報警部位并保存報警信息，保障了電氣安*的可靠性。

5.4.7 環(huán)境監(jiān)測

污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃?xì)怏w濃度展示和預(yù)警，保障污水廠、自來水廠、水泵站等安*運(yùn)行。當(dāng)可燃?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)可自動啟動排風(fēng)風(fēng)機(jī)或新風(fēng)系統(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

5.4.8分布式光伏監(jiān)測

實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài)，逆變器運(yùn)行監(jiān)視，對逆變器直流側(cè)每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率，逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進(jìn)行監(jiān)測，以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù)。

平臺結(jié)合廠區(qū)實際分布情況，通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況，顯示匯流箱、并網(wǎng)點位置，各個屋頂?shù)难b機(jī)容量。

5.4.9工藝仿真監(jiān)控

平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細(xì)格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消*、污泥濃縮壓濾、生物除*等工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。在格柵清渣機(jī)、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、加藥泵、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機(jī)控制柜或低壓饋電柜安裝電動機(jī)保護(hù)，進(jìn)行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護(hù)、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護(hù)以及外部故障連鎖停機(jī)，與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。