新塘水厂滤池絮凝沉淀池清水池自动化系统简介

新塘水厂滤池絮凝沉淀池清水池自动化系统简介
郑准泽
摘要：本文对具有国际先进水平的大型净水厂制水系统改造自动化系统进行介绍
关键词：系统概述主控PLC站
1. 新塘水厂制水系统概况
新塘水厂位于增城市新塘大墩村，是广州市自来水厂市自来水公司第四大水厂。设计生产能力为70m³/d, 1974年开始建设，工程分四期完成。各期处理系统单元工艺形式及净水能力见下表
常规处理系统净水能力
净水系统反应沉淀过滤处理能力（万m³/d）
第一期网格反应池斜管沉淀池无阀滤池 15.0
第二期回转反应池斜管沉淀池移动罩滤池 15.0
第三期网格反应池斜管沉淀池虹吸式滤池 20.0
第四期网格反应池斜管沉淀池移动罩滤池 20.0
由于第四期工程的建设将第一期、第四期的絮凝沉淀池合建，增加了各期工程构筑物之间的连通管，再加上多年来对设备的技术改造，使各期的供水能力实际已发生改变。一期（第四期改造完）絮凝沉淀池生产规模由35万m³/d降低到28万m³/d，二期絮凝沉淀池生产规模由15万m³/d降低到12万m³/d。新建生产规模为30万m³/d的网格絮凝反应池。仍保持70万m³/d处理能力。
2. 滤池絮凝沉淀池及清水池自控
⑴系统概述
本次新上工程絮凝沉淀池和滤池常规处理控制系统根据工艺过程主要由以下单元组成：絮凝池虹吸排泥阀现场控制单元、刮泥机现场控制单元、絮凝池螺杆泵及吸泥阀现场控制单元、滤池滤格现场控制单元、反冲洗泵及鼓风机现场控制单元和制水工作站组成，其中絮凝池虹吸排泥阀现场控制单元、刮泥机现场控制单元、滤池滤格现场控制单元采用小型PLC控制系统；絮凝池螺杆泵及吸泥阀现场控制单元、反冲洗泵及鼓风机现场控制单元采用中型PLC控制系统；制水工作站采用一台双机热备的大型PLC系统。小型、中型PLC通过交换机与大型PLC通讯。制水工作站通过光缆接入水厂原有自控系统。
⑵系统总体设计方案
水厂运行自动化水平为正常运行时现场无人值班或少人值守。自动控制系统由管理控级和设备控制单元组成。包括两个组成部分：生产过程的监测与自动控制系统；生产管理计算机网络系统。
监控系统由二层网络组成，分别为信息层和控制层：信息层由HMI和数据服务器及工作站组成；控制层由各大型PLC及各个现场控制单元组成。信息层：各个工作站和数据服务器之间通过以太网相连。以太网上可另挂若干办公计算机安放于厂长办工室及其它生产部门；控制层；现场设备PLC控制单元与大型PLC之间以标准工业现场总线相连。滤池絮凝沉淀池清水池自控系统详见图1。
① 滤池絮凝沉淀池PLC1
主要功能为监控38格滤池，滤池周边的电动阀门，絮凝反应池排泥阀，螺杆泵及电动闸阀的运行及监控，以及相关的仪表的监测。
② 反冲洗泵及鼓风机现场控制单元PLC2
反冲洗泵及鼓风机现场控制单元主要功能包括采集反冲洗水泵出口总管流量、压力，鼓风机出口总管空气流量。实现反冲洗水泵机组和鼓风机的一步化开停，变频电机调

图1 滤池絮凝沉淀池清水池自控系统图
速控制和滤池反冲洗排队控制要求。反冲洗泵机组一步化开停设备包括：主反冲洗水泵电机、水泵出口阀门等，鼓风机一步化开停设备包括：鼓风机、鼓风机出口阀门。操作终端上动态显示机组工艺流程、工艺检测参数和设备工作状态。接受上一级下达的控制指令、工艺参数的整定，判断其正确性、可行性后执行。
③ 滤格现场控制单元
滤格现场控制单元主要功能是采集滤格水位及滤砂层压差信号。控制进水阀、排水阀、反冲洗水阀、反冲洗气阀、排气阀开关及状态监控。跟踪设定滤格水位值控制清水出水阀的开度实现恒液位滤水控制。根据水位及压差信号及过滤时间判断是否需要反冲洗，并将请求反冲洗信号上传至反冲洗泵及鼓风机现场控制单元。反冲洗实现反冲洗时各阀门顺序动作，接受上一级下达的控制指令、工艺参数的整定，判断其正确性、可行性后加以执行。操作终端上动态显示滤池工艺流程、工艺检测参数和设备工作状态并实时上传数据。
④ 排泥阀控制箱现场控制单元
排泥阀控制箱现场控制单元主要功能是根据工艺要求，打开水力控制阀，用于絮凝反应池排泥。
⑤ 刮泥机控制箱现场控制单元
刮泥机控制箱现场控制单元由刮泥机厂家配套提供。
⑥ 絮凝池螺杆泵及吸泥控制箱现场控制单元
絮凝池螺杆泵及吸泥控制箱现场控制单元主要功能是采集污泥界面仪的数据，根据工艺要求判断是否需要排泥，当需要排泥时，打开螺杆泵以及需要排泥的絮凝反应池的电动闸阀。直至污泥界面仪检测污泥界面达到设定下限值。接受上一级下达的控制指令、工艺参数的整定。判断其可行性后加以执行。
⑦ 主控PLC站（配置现场操作站，安装于控制屏面板）用于滤池及其它设备的公共控制。主要负责协调各滤池的反冲洗控制，对反冲洗泵、鼓风机及出口阀门进行控制，沉淀池定时或按预设流程进行排泥，滤池采用恒水位方式运行，依运行时间和状态进行反冲洗。按工艺要求控制同时排泥及反冲洗数量。
主控PLC通过自带的模拟量输入模板采集与该站临近的水质仪表参数。监控计算机监控格滤池、反应池、刮泥机、电机变频控制器、电力监测器的运行状况和重要的实时生产数据。监控任意一个反应池的运行状态并能设定和修改其运行参数。监控反冲洗泵房里任意一个电机变频器的运行状态并能设定和修改其运行参数。监测净水系统水质仪表的送出的全部水质参数。直接可以控制滤池的照明系统。
总结：本制水系统自动控制系统技术先进，能满足正常运行时现场无人值班或少人值守。
参考文献
【1】王平等著工业以太网技术
【2】石硕主编交换机/路由器及其配置（第二版）