城市污水处理厂电气工程施工及自动化控制分析

城市污水处理厂电气工程施工及自动化控制分析

易志

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摘要：在当今社会，城市污水处理的重要性愈发凸显，如何有效地进行污水处理成为环境保护和可持续发展的关键议题。在这一背景下，城市污水处理厂的电气工程施工及自动化控制显得尤为重要。电气工程的合理施工不仅关系到污水处理设备的稳定运行，还直接关系到人类健康和生态平衡的维护。同时，自动化控制系统的构建能够实现污水处理过程的智能化管理，提高处理效率，降低运营成本。

关键词：污水处理厂；电气工程施工；自动化

1工程概况

该污水处理厂位于市区，总占地面积约10万m2。设计处理能力为28万m3/d的污水，满足周边居民和工业区的需求。该工程主要包括进水管道、初沉池、生化池、二沉池、消毒装置等核心处理设备，以及相应的电气及自动化系统。目标是将污水经过一系列处理工艺，使其达到国家排放标准。

2电气控制

电气控制系统在污水处理体系中占据核心地位，主要涉及监控、管理及提升处理流程的效能。在都市污水处理体系内，利用电力控制能提升整体运作效率与稳定性，降低能耗，并减少废物排放，从而满足环保要求。标准化的电力控制自动化技术研究涵盖了多元领域，包括(1)体系架构规划。自动化控制要求整合各处理模块，构建统一的体系结构，同时需依据实际需求定制功能与结构，确保控制的精准度、可靠性和效率。(2)参数设定。参数配置应遵循科学原则，防止操作失误或参数失衡的情况发生。(3)监控指标。为保障系统的稳定性和可信度，除参数监控外，还需构建统一的监控指标框架，以确保各子系统指标的一致性。(4)数据解析。数据解析是现代城市污水处理系统的关键步骤，通过收集和分析数据，能获取更有针对性的信息，有助于全面了解系统运行状态，进而提升效率和稳定性。

3城市污水处理厂电气工程施工及自动化控制措施

3.1工程供电

为了保障污水处理厂的电力供应稳定可靠，同时考虑未来扩建的需求，重新评估该污水处理厂的总负荷，并对其工程供电进行改进。经评估，发现引入分布式发电可以降低对传统电力系统的依赖性，提高供电系统的可持续性。具体改进措施如下：

(1）通过在污水处理厂内部增设发电设备实现分布式发电。选用太阳能光伏板和生物质发电机两种方式进行发电。其中，太阳能光伏板使用面积为3000m2，装机容量为600kWP，生物质发电机的装机容量为500kWP。

(2）增加储能设备。在能量生产过剩时，将多余的能量储存起来，以便在迎峰度夏等高负荷期间使用。该厂选用了10台锂离子电池组成的储能系统，总储能能力为450kW·h。

改进前，污水处理厂采用传统电力系统，装机容量为2MW，平均故障率高达0.5%，年平均停电时间为36h，可靠性受限；改进后，引入了太阳能光伏板和生物质发电机的分布式发电模式，装机容量降至1.1MWP，储能设备为10组锂离子电池，总储能能力为450kW·h。通过这些改进，每年可生成电能为1100000kW·h，同时还提高了系统的可持续性和可靠性。

3.2电缆桥架安装

在污水处理设施的电力系统构建中，电缆桥架的配置与安装扮演着核心角色。鉴于该设施内的电气设备繁多，电缆的需求量庞大，而桥架则是保障电缆有效传输并保持其耐用性的关键组件。在实施这一过程时，有几点细节需特别关注。

首先，必须根据电缆的具体需求进行精细抉择，包括电缆的总量、长度、重量以及安装位置，以此来选择最适合的电缆桥架型号，并进行科学的布局设计。同时，针对不同类型的电缆和其特定功能，应选用相应规格的桥架，以满足实际运行要求。其次，在桥架的安装过程中，务必注重电缆的保护，防止在安装过程中对其绝缘层造成不必要的损害。此外，对于可能产生的结构变形区域，如膨胀缝，需要特别处理，通过设置跨接接地和补偿装置，以消除可能对电缆性能产生的影响。在开始安装前，详尽的规划和设计是必不可少的，这涉及到桥架的精确布局和连接方案，以及预设的测试和验证环节，确保其稳固性和安全性。同时，电缆桥架的通风和防火性能也不能忽视，要确保它们不会成为潜在的火灾隐患，从而保障整个系统的安全运行。

3.3自控方式

该项目的第一阶段主要在综合楼内建立了中央控制中心。因此，在第二阶段工程施工中，注重在各生产车间控制站的PLC控制系统构建，以实现对运行数据的监控、传输和调度。在各区域如生物池、提升泵房、磁混凝池、D型滤池、接触消毒池、鼓风机房、综合加药间等处设立分控制站，以全面采集与工艺相关的参数检测信号和设备控制信号，并通过通信总线传送至中央控制中心。在工业控制领域，通过以太网总线连接，将各制造车间的中央控制中心与控制站有效地连接，构建信息和数据传输通道，传输速率设定为100MB以上。在此基础上，运用控制总线技术，建立了控制网与设备网之间的通信通道。按照“分阶段建设”的原则，将第二阶段工程的设备与资料进行规范集成。

3.4接地保护和防雷系统

使用DY4100数字型接地电阻测试仪器进行精确测量，并根据实际情况制定接地网的布置方案，采用合适的线材和接地装置减小接地电阻，提高接地效果，同时优化接地装置的布局，减少人员和设备的电击风险。为了进一步提高污水处理厂的防雷能力，采用了专业的SPD(SurgeProtectiveDevice）防雷装置。该厂还应用了专业的ABB接地保护模块，利用电流互感器和绝缘检测装置等技术手段，进行接地保护和监控。通过这些措施，成功提高了污水处理厂的接地保护和防雷能力，确保了设备的安全可靠性。

3.5设计自控仪表

在污水处理体系中，自动化仪表起着至关重要的作用，它们负责实时监控和调整处理过程中的各类指标，确保体系运作的高效性。选择并正确安装、配置这些仪表对于污水处理系统的顺畅运行至关重要。在构建系统之初，需依据具体工况确定需要监控和管理的参数，据此挑选相应的自动化仪表，例如液位计、pH值检测器、溶解氧测定器等。挑选仪表时，务必依据实际需求和操作条件，确保仪表功能与性能的适应性。安装和配置自动化仪表时，应注意以下要点：(1) 安置点选择。仪表应安装在能有效测量和调控所需参数的位置，例如液位计应置于恰当的池塘部位，而pH值测量仪宜设于处理池的入口。(2) 校验设定。在启用仪表前，需执行校验步骤，以保证测量数据的精确性。不同仪表的校验方式各异，需依据具体情况调整。(3) 维护检修。为了保持仪表的长期稳定运行，应定期进行保养工作，包括清洁、检查及部件替换等任务。(4) 数据采集。自动化仪表能够记录系统内各项参数的变化，这些数据可用于评估系统运行状态，记录的数据可传输至PLC控制中心，使工作人员能即时掌握信息，进而作出必要的调控和改进措施。

结论

在构建城市污水处理设施的电气工程时，需周详地考量设备选择、技术人员的能力以及验收规范等因素；同时，强化对电器设备装配、布线和铺设环节的监管，以保障工程质量和安全性。此外，为了实现工程的自动化管控，可以引入PLC控制系统和自动化仪表。唯有全面权衡各种问题并及时解决，方能保证城市污水处理设施的电气工程得以顺利实施并稳定运行。

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