污水处理厂提标改造工程电气自控设计要点探讨

污水处理厂提标改造工程电气自控设计要点探讨

龚洪

中国水利水电第七工程局有限公司（机电安装分局）  620860  

摘要：

在如今的生活环境中，生活水平质量的提高，居民生活产生的垃圾量也在逐渐上升。伴随着我国经济的不断发展，电力行业逐步转向电气工程及其自动化的发展方向，同时，人工智能技术的出现，为推动社会工业现代化的发展，建立污水处理厂，通过电气自控系统设计，充分发挥污水处理厂的作用，缓解城市水资源污染问题，对社会稳定发展具有重要意义。

关键词：污水处理厂；自动控制；系统设计

中图分类号：B834.2文献标识码：A

1电气自控系统的设计

1.1负荷计算

在小城镇污水处理中，处理厂的电气设计时，应进行负荷计算。通常负荷计算依照配电顺序展开，由用电设备组、车间、电控室、变电所逐级向上推进^[1]。一般来讲，用电设备依照生产流程、负荷性质、工作制等将用电设备分为不同组别，分组计算用电设备的负荷。在负荷计算过程中，因备用设备的容量较小，工作时间较短，不需要计入用电设备组的负荷；备用设备、事故用设备、检修电源也不需要计入负荷。处理厂配电负荷为：(各个用电设备组＋车间配电室的负荷)×^K ＋^K 。

1.2供配电系统

对用电负荷的等级进行划分。小城镇污水处理工程建设标准中，对污水处理厂做出如下规定：污水处理厂所用电源应就近选择。对于I类污水处理厂，电力负荷应选择二级供电，若发生停电现象，极有可能影响区域间的经济、生活与环境。其他类别的污水处理厂规模较小，停电带来的影响相对较小，电力负荷可考虑三级供电。针对多个污水处理厂提标改造项目中总结发现，虽然大部分污水处理厂定为二级负荷，但存在现状只有一路电源(非专线)的情况，故对其改造时，需向电力部门新申请一路电源或改造为双线，如无供电条件，应设置柴油发电机作为全厂一级和二级负荷的保障电源^[2]。

1.3供电电压的选择。

为保障污水处理厂的可靠运行，应选择适当的供电电压，具体来讲，工作人员可依照处理厂的总电荷、用电设备的额定电压、供电距离，通过与区域供电网现状与发展等展开技术经济对比，再与供电部门商议后，确定合理的供电电压。

1.4低压配电系统改造

新老兼顾、有效利旧、减少改造风险是低压系统改造设计的原则。提标改造扩容工程一般会增加用电负荷，在现状变电站的供电半径内新增负荷应优先考虑由该变电站供电，充分利用负荷裕量，利用备用回路或部分改造回路提供电源；如现状变压器容量或低压出线回路无法满足新增负荷供电，为了避免更换变压器、低压母排、改造配电回路带来的停电影响和设备改造风险，应在扩建用地中新建变电站，为新增负荷供电；根据全厂现状变电站和新建变电站的供电半径，重新调整供电规划，优化新老变电站的供电范围^[3]。

1.5电气控制注意控制电缆感应电压问题

部分污水处理厂采用MCC控制，将大量现场设备的控制回路设置于变电站内，容易出现控制电缆过长导致感应电压过高的情况发生，从而引起设备启/停控制故障。如在改造工程中遇到上述问题，建议将故障回路的控制回路设置于现场，即设置现场控制箱，减少控制电缆长度。

1.6防雷接地问题

在参与的工程实践中，发现多个需改造的污水处理厂防雷接地实施不到位，在提标改造的电气设计中应着重注意排查补充。接闪带未实施的厂房，应补充接闪带，并采用明敷引下线与接地系统联结。厂房内未看到明显等电位联结的实施措施，应补充。建议厂房内沿墙明敷接地干线，将金属构件、金属设备外壳、管道、线槽、支架等通过接地线、跨接线实现等电位联结。补充接地工程实施时，应测试接地电阻，作为完善接地系统的依据^[4]。

1.7建设能耗管理系统

根据CJJ/T120—2018《城镇排水系统电气与自动化工程技术规程》7.3.1规定，“排水泵站、污水处理厂应设置能耗管理系统”，提标改造的污水厂应增设能耗管理系统。通过电力监控系统可以实时监测供电系统及各类设备的运行和电能消耗情况，也能通过药剂监测、用水监测等实现能耗管理，达到节能运行的目的。电力监控系统是电气专业设计内容，如现状变电站没有设置电力监控系统，建议在不会大面积停电的前提下，逐步增设；新建变电站一次性建设电力监控系统。

2自控设计

2.1基础系统扩容及改造

根据污水厂提标改造所增设的处理流程和仪表、设备，对PLC基础系统进行扩容，达到自动化功能实现的目的。比如利用现状PLC预留输入输出点或增加输入输出模块实现新增设备的信号采集和控制；如果当前设备没有预留或新增设备距离现状PLC较远，可新设置PLC站点，用以实现对扩建设备的监控。

2.2网络改造

一般污水厂会采用环型或星型以太网通信，新增加的PLC控制站点纳入现状PLC系统中，如果为环型通信，则将现状环打开，加入新站点，与已有站点实现环型通信；如果为星型接线，则需利用中控室通信交换机的预留口或对其扩容，实现新增站点的通信。网络改造还可采用新增的PLC站点自组通信网络，在中控室的核心交换机实现与已有PLC系统的通信。改造时，可采用多种通信协议方式，实现不同设备的网络接入。如主干网采用工业以太网，子站或远程I/O可采用总线与主站通信，离站点较远的设备可采用无线通信

^[5]。

2.3信息化管理系统更新、扩容及改造

改造管理平台应实现对基础PLC系统的统一集成，包括SCADA系统软件扩容更新，操作界面在原有工艺监控图形和数据上进行扩充，整合新老实时数据库和历史数据库等方面。信息化平台系统还可增加运维相关的软件模块，如能耗管理系统、设备管理、报表管理、人员管理、安全管理等若干功能模块。信息化改造后，可完善生产控制，实现流程调度实时化、日常管理制度化、服务规范化人性化，实现管理过程与生产过程的无缝集成，实现对自动化生产与信息化管理的融和，有效提高信息管理水平。

2.4设计自控系统网络

自控系统网络选择工业以太网，以TCP/IP协议作为基础，系统抗干扰能力较强，实时性较强，监控系统能够延伸至处理厂的设备控制层面，实现了处理厂的远程控制和资源共享。因此，在自控系统设计时，工业以太网应选择环形光纤，作为自控系统组网，为处理厂自控系统的有效实施提供数据支持，自控系统的网络拓扑图如下图所示。

结语

在污水处理厂提标改造工程电气自控设计中，由于我国水环境污染和水资源短缺问题，污水处理厂的排放标准日趋严格。全面掌握水质水量，区域间的地貌特征与位置，地理条件与城镇经济，处理厂的管理能力与员工水平等，通过综合考虑选择最恰当的电气自控设计方式，有效发挥污水处理厂的作用，降低污水带来的负面影响，改善水资源短缺的现象，提高居民饮水健康。

参考文献

[1]孟强，吴天昊，赵东亚.大型数据中心灾后排风系统电气设计探讨[J].建筑电气，2020，39(07):43-48.

[2]李冰冰.山楂自动成卷机控制系统程序设计[J].现代信息科技，2020，4(10):92-94+97.

[3]徐鑫业.九江市某地下污水处理厂电气与自控设计[J].现代建筑电气，2020，11(04):48-52.

[4]林生源.截污调蓄池站电气设计[J].四川水泥，2020(01):90-91.

[5]曹朋怀.电厂脱硫脱硝系统的电气与自控设计分析[J].科学技术创新，2019(33):177-178.