浅谈污水处理厂自控系统升级改造的研究

摘要：天津纪庄子污水处理厂升级改造工程是天津市污水处理工程项目之一，升级改造工程设计规模为45×104m3/d。为了在这次升级改造过程中能够彻底解决目前自控系统存在的问题，更好的服务于现场生产运行，本文对自控仪表系统进行了描述，对升级改造的具体内容进行总结，详细介绍了自控仪表系统设计方案。 

　　关键词：污水处理厂；自控系统；升级改造 

　　中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A 文章编号： 

　　引言 

　　城市污水处理厂自动控制系统非常重要，它担负着全厂电气设备及仪表的监测和控制以及生产工艺流程的实现。拥有性能可靠、稳定的自控系统网络可以充分发挥网络通信优势，实现信息资源共享，改善操作环境，减轻劳动强度等，实现工艺处理优化运行和生产运行的智能化调度、从而达到节能降耗经济运行的目的。目前大多数污水处理厂设立中央控制室通过自控系统通讯网络实时采集、传输、监控现场的设备信号。由于污水厂现场设备分布比较分散，离中控室距离较远，信号传输网络较长，受周围恶劣环境影响现场干扰源较多，加之通讯线路老化，容易出现网络不稳定通讯中断等问题。本文以天津纪庄子污水处理厂为研究对象对其自控系统进行研究与并提出了改造方案，以实现污水厂高效稳定的运作。 

　　污水处理厂自控仪表系统描述及升级改造的具体内容 

　　纪庄子污水处理厂现有一套集散型二级分布式计算机控制系统。这种控制系统在国内外污水处理厂已广泛应用，并有良好效果。实现了全厂生产运行的集中管理、分散控制、资源共享。集中管理层主要是对全厂的生产过程进行监视、数据存储和分析；分散控制层主要是通过现场PLC完成各自辖域内的自动控制。自控系统通过现场检测仪表和网络设备完成对主要工艺参数的数据采集并对生产流程进行监控。现有自控系统设有1座中央控制室和4个分控站。采用光纤环形工业以太网连接，通讯速率为10Mbps。 

　　升级改造工程自控仪表的主要内容有： 

　　1) 生物池改造部分自动化仪表检测和过程控制的调整、增补； 

　　2) 新增工艺过程要求的自动化仪表检测和过程控制； 

　　3) 增补污水厂进水和出水水质在线监测仪表，更新部分已损坏的仪表； 

　　4) 污水处理厂原分控站更新或修改、扩容； 

　　5) 污水处理厂原中央控制系统的修改、扩容； 

　　6) 升级光纤环形工业以太网； 

　　7）污水处理厂原有自控内容的调试整改，实现远程监控。 

　　3.自控仪表系统设计方案 

　　仍然采用集散型二级分布式计算机控制系统，充分利用现有硬/软件资源。 

　　升级改造后，纪庄子污水处理厂自控系统仍然由一个1个中央控制室和4个分控站构成。但是，中央控制室（CCR）与分控站（PLC）之间的光纤环形工业以太网升级为10/100Mbps自适应网络。具体设计方案如下： 

　　1) 中央控制系统 

　　数据库服务器和监控工作站冗余配置，采用具有C/S（客户机/服务器）结构形式100M交换式的计算机局域网络，并可与上级系统或周边系统链接。 

　　中央控制系统可部分利用原有的数据服务器、监控工作站、工程师操作站、闭路电视监控系统、图像投影装置、数据图表打印记录装置等。 

　　2) 现场监控系统 

　　具有PLC的可视化分控站，可以独立运行。现场控制站采用高速总线网络连接远程I/O单元及现场总线型测控设备。 

　　3）控制方式 

　　主要电控设备的控制采用就地控制、现场控制、中央控制的三层控制模式，控制级别由高到低为：手动控制、遥控控制、自动控制。 

　　4) 可靠性设计 

　　采用集散型二级分布式控制，使得整个污水处理厂的自动化控制不依赖于中央控制系统，有利于提高控制系统的整体可靠性。即使中央控制室因故障停止运行，各现场监控系统仍可按照原来的模式独立运行。 

　　采用稳定的先进的智能化的仪表和控制设备，利用其具有的自检、自校和故障隔离功能，进一步提高设备故障的检出率，缩小局部故障的影响范围。在极端情况时，如控制系统出现故障，造成局部设备运行失控，通过现场的手动操作仍可以维持全厂的生产过程。 

　　5）测控仪表 

　　根据工艺改造和生产要求，在改造生物池、新建加药间、新建接触池、新建碳源投加间、新建污泥均质池、新建污泥脱水机房等新增和补充相适应的仪表检测控制系统。增配的仪表有流量、压力、液位、溶解氧、硝氮、氨氮等检测或分析仪表，还有自动调节阀门等控制仪表。 

　　由于这些仪表的优劣直接影响到计算机控制系统的可靠性，所以本工程中的自动化仪表均选用国内外先进的、成熟的产品，以使自控系统有良好的保证。 

　　仪表选用带现场显示变送器的智能化仪表。各仪表的标准电流信号送至各分控站(PLC)，再转送至中央控制室监控计算机。 

　　4.升级改造工作中自控系统维护管理方案的选择 

　　在我国，对于自控设备的管理存在着空白，在纪庄子新建自控系统中，通过恰当的措施对其维护方法的改善，可以最大限度的提高自控产品的运行性能，增强单位设备效能，增加企业的经济效益。 

　　总的来说，维护方案主要包括：预防型、响应型两种，企业根据自身的实际情况不同，采取不同的维护方案，找出自控安全稳定运行性与费用投入的最佳结合点。 

　　我们在具体应用上可以采用与厂家联合实行全过程预防性维护方案的形式，下面结合本厂的实际情况，就全过程预防性维护方案基本操作程序作如下分析。全过程预防性维护方案通常包括三个主要步骤：对使用单位自控系统现场状况综合分析一制定完备的即时备件库存管理方案一全方位的维护服务。 

　　(1)与厂家一起对自控系统现场运行状况分析，主要包括：所有自控设备系统详细列表；同类系统的一般工作寿命周期；基本的通常库存情况分析；潜在的设备故障可能造成的生产损失分析；现场工作环境对自控系统运行的具体影响分析；同类产品发生故障的历史记录；年度维护费用概算及费用增减情况分析等，通过上述各项要素的分析，对目前系统状况作一基本了解，并可以通过相关关键参数计算出目前系统的危险指数，作为一步工作的基础。 

　　(2)即时备件库存管理方案是由目前流行提出的新型管理方案，是指生产厂家在一定区域内或客户厂区范围内建立专用的备件存储区，厂家对该备件存储区拥有所有权，客户支付固定的服务费用，一旦发生故障，客户即时提用备件，然后再支付备件费用，厂家随时补充，再根据客户使用情况每年重新更换补充备件的管理方式。 

　　 (3)全方位的维护服务是指所用产品的厂家技术人员通过全方位跟踪维修部件使用情况；定期与客户技术人员进行沟通，持续了解新的情况的发生；向客户提供必要的技术支持和软件支持等手段，让使用产品的客户生产效率更高，以达到降低费用的目的。 

　　5.结束语 

　　总之，污水处理厂对自控系统的升级改造不仅提高了污水处理厂生产运行的管理水平和科技含量，同时降低运营成本、节约能源、利于环保．污水处理技术的优化改良和新技术的开发研究，将为人们的生活带来更多的绿色和清新。 

　　参考文献： 

　　章文华.翟健.徐晓建 城市污水处理厂自控系统设计分析[期刊论文]-魅力中国2010(20) 

　　简红松.小议电气自控系统在污水处理厂的运用[期刊论文]-广东科技2009(8) 

　　尚爱安.工艺优化诊断技术用于污水厂的改造[期刊论文]-中国给水排水 2006(02)