克拉瑪依石化工業園污水處理廠自控系統

史勝波，童 慧，王 釗，劉新民，楊天博

SHI Sheng-bo1,TONG Hui2,WANG Zhao2,LIU Xin-min2,YANG Tian-bo2

（1. 新疆克拉瑪依石化工業園污水處理廠，克拉瑪依 834003；2. 北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

本控制系統是為克拉瑪依石化工業園污水處理廠設計的，該項工程是該地區環境保護的重點建設項目，主要負責處理石化工業園區工業企業排放的工業廢水和生活污水，采用曝氣生物濾池工藝，設計出水水質達到國家一級A排放標準，可回收利用。

1 自動控制系統的系統結構

為了保證石化工業園污水處理廠出水水質達到設計要求，同時提高運行過程中的安全性、可靠性和自動化水平，我們設計了一套基于計算機、PLC和高速工業以太環網的分層分布式控制系統，按照“集中監控，分散控制”的原則，將全廠控制系統分為就地站級（設備網）、現場PLC控制站級（控制網）和中央調度管理級（管理網）的三級控制網絡。其中，PLC控制站與變電所控制室及綜合樓控制室計算機之間的通訊采用高速工業以太環網結構，通訊速率為10MB/S。通訊網絡采用開放式的結構及目前國際上主流的TCP/IP通訊協議，可以非常方便地與其他標準網絡相兼容。

2 泵控運行方案

泵控運行方案主要運用在污水廠項目中的進水泵系統、應急泵系統、回流泵系統、排水泵系統中。泵控運行方案是通過對泵組進行起?？刂疲ㄈ缈刂圃O備為變頻泵需根據液位對泵的頻率進行調整）以實現池中液位恒定，從而最終實現泵控系統自動穩定運行。

要實現泵控運行方案，需完成以下功能：

1）通過分段液位控制方式實現泵組自動啟停。

假設泵控系統有2臺泵，需設置4個分段液位參數。（按液位從低到高排列順序為：1切0，0切1，2切1，1切2。注：1切0代表實際液位如果低于此設定液位值，運行泵數由1臺變成0臺；0切1代表實際液位如果高于此設定液位值，運行泵數由0臺運行泵變成1臺；2切1代表實際液位如果低于此設定液位值，運行泵數由2臺減少為1臺；1切2代表實際液位如果高于此設定液位值，運行泵數由1臺運行泵變成2臺）。這樣通過實際液位值所處的液位段和設定值比較，判斷理論所啟動的泵數。通過理論泵數和實際泵數進行比較，對泵進行啟、?？刂啤．斃碚摫脭怠祵嶋H泵數時，增加運行泵數直到實際泵數增到和理論泵數相同；當理論泵數〈實際泵數時，減少運行泵數直到實際泵數減到和理論泵數相同。

2）在起停泵組時需遵守均衡原則。

在控制系統中泵組采用備用原則，且絕大多數情況下不會出現滿載情況，所以在系統自動運行過程中需遵照啟、停泵的原則，以保證泵的相對均衡運行。當系統理論泵數〉實際泵數時，需要篩選出“具備自動正常停止狀態”、“累計運行時間最短”的泵組，并對其進行啟動；當系統理論泵數〈實際泵數時，需要篩選出“具備自動正常停止狀態”、“累計運行時間最長”的泵組，并對其進行停止。

3）根據工藝要求，需對泵、閥進行聯動啟停。

由于本系統的泵組是由泵和閥門組成的，所以要啟、停泵組必須對泵、閥進行順序操作。根據泵的不同類型，實行不同的順序控制。當運行泵為潛污泵時，啟動泵組應先開閥、延時開泵；停止泵組應先關泵、延時關閥。當運行泵為離心泵時，啟動泵組應先開泵、延時開閥；停止泵組應先關閥、延時關泵。

4）系統自動運行過程中單臺泵組出現故障狀態時，系統能夠完成自動切泵功能。

當運行泵組出現非正常情況時，立即停止該泵組并啟動新泵組。在切泵過程中，系統能夠穩定運行而不受故障影響。

5）當系統有一個或多個變頻泵組時，除完成上述功能外，應對變頻泵進行特殊控制。

泵組開始運行時，要先篩選出1臺“具備正常停止狀態”、“累計運行時間最短”的變頻泵并對其進行啟動。在系統運行過程中，變頻泵根據

3 控制系統的可靠性與先進性

本控制系統能在嚴格的工業環境下長期、穩定的運行。系統組件的設計符合真正的工業等級，滿足國內、國際的安全標準。同時系統設計具有易配置、易接線、易維護、隔離性好、結構堅固、抗腐蝕、適應較寬的溫度變化范圍，能夠承受工業環境的嚴格要求。

本控制系統具有自診斷功能，可以在運行中診斷出系統的部件是否出現故障，并在監控軟件中及時、準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點以及相關信息。在系統發生故障后，I/O的狀態返回到系統根據工藝要求預設置的狀態上。

本控制系統具有良好的通訊性能和擴展性、兼容性。在關鍵部件如主機、電源及通訊網絡上均可進行擴展。

4 結束語

石化工業園污水處理廠自動化控制系統的成功應用，較好地解決了曝氣生物濾池工藝設備的復雜控制，使污水處理實現了全自動化。提高了生產效率，減輕了操作人員的工作強度，在環境保護中，發揮了重要作用。取得了良好的經濟效益和社會效益。

[1] GE公司. PLC 用戶.

[2] 嚴道岸.水工藝與工程[M].化學工業出版社,2002.