淺析自動化技術(shù)在生活污水泵房中的應(yīng)用

邵代站

摘 要：隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，其在生活中的影響力在逐漸的加深，涉及到日常工作的方方面面。不僅使生產(chǎn)的過程得以加快，同時也使消費產(chǎn)物的處理變得更加合理。自動化與智能化的控制是目前工業(yè)發(fā)展的趨向，本文以恒水位變頻技術(shù)和PLC自動監(jiān)控裝置這兩項關(guān)鍵技術(shù)為重點，來介紹自動化技術(shù)在生活污水泵房中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻 PLC自動監(jiān)控裝置 污水處理

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0130-01

近些年來，中國水資源匱乏的趨勢逐步顯現(xiàn)，人均淡水占有量僅為世界平均水平的四分之一，在采取南水北調(diào)等重大戰(zhàn)略決策的同時，為緩解水資源緊缺的現(xiàn)狀， 還應(yīng)采取“節(jié)流”的辦法，通過的污水、廢水的處理，實現(xiàn)循環(huán)利用的目的。而要做到這一點，不僅需要國家、政府政策的支持，自動化技術(shù)的支撐也不可或缺。變頻技術(shù)與PLC技術(shù)正是污水處理領(lǐng)域切實有效的技術(shù)措施，并且已被國內(nèi)、國外的生產(chǎn)實踐所廣泛證明，是自動化技術(shù)在污水泵房中應(yīng)用的成功試驗。

1 概述

1.1 生活污水處理的意義

生活污水與工業(yè)廢水的一個較大區(qū)別在于水質(zhì)的變化系數(shù)比較大，流量不斷變化且24小時不間斷，絕大部分的生活污水經(jīng)傳統(tǒng)處理工藝后可達到排放標準。事實上，生活污水的可生化性較好，從技術(shù)和成本的角度考慮，具有再生的可行性與很高的回收價值。再生后的水可用到綠化灌溉、地面沖洗、車輛清潔等不具備高水質(zhì)要求的去向中，從而實現(xiàn)減輕城市水管網(wǎng)壓力、防止水體污染、降低運營費用的目的，對生活污水進行處理具備充分的必要性和切實的可行性。

1.2 傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)的控制與監(jiān)測

傳統(tǒng)的生活污水處理系統(tǒng)中，監(jiān)測工作通常是由固定的工作人員來完成，根據(jù)污水水位的變化來開啟防腐污水泵，但是，由于生活污水的規(guī)模較為分散，且水量變化不均，因此通過人工的控制來實現(xiàn)有效的運營管理具有一定的難度。另外，具有一定規(guī)模的泵房均常常使用多臺水泵，而值班人員對于水位的監(jiān)測并不精準，因此很難實現(xiàn)多臺水泵的及時切換。

1.3 應(yīng)用自動化技術(shù)的必要性

為解決傳統(tǒng)方式控制困難、不易切換、能耗較高等問題，在污水處理站中應(yīng)用高度自動化的技術(shù)方法十分必要。通過在排水泵體上應(yīng)用變頻調(diào)速設(shè)施，可以實現(xiàn)能耗的降低和運行費用的減少。水位監(jiān)控方面，則可應(yīng)用可編程序控制器來設(shè)計生活污水處理及回收自控系統(tǒng)，來對泵房的數(shù)據(jù)和指令進行精確的監(jiān)測。這兩項自動化技術(shù)具有可靠性高、功能完善、控制性能優(yōu)越的特點，在我國的廣東、山東等地已經(jīng)開始應(yīng)用，并取得了較好的效果，為污水處理設(shè)備的長期安全運行提供了保障。

2 恒水位變頻自動排水系統(tǒng)組成及工作原理

2.1 設(shè)備硬件

2.1.1 變頻器

自動化技術(shù)的發(fā)展促進了變頻器的市場需求，世界上生產(chǎn)變頻器的公司在逐漸的增多，如ABB公司、丹佛斯公司等都是其中的典范，本文選取ABB公司生產(chǎn)的ACS601變頻器為例對進行具體介紹。該硬件設(shè)施是為泵類專門設(shè)計的壁掛式變頻器，適用于具有平方轉(zhuǎn)矩特性的機械。此外，在電機轉(zhuǎn)速控制、PID控制和速度微調(diào)等方面，它也有著不俗的表現(xiàn)。尤其適用于磁通制動模式，在此情況下在使變頻器和電機提高1%到10%效率的同時，還可以降低電機的噪音污染。

2.1.2 PLC控制系統(tǒng)

以西門子公司生產(chǎn)的S7-200 系列控制站為例進行說明，該系列的PLC控制系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強、配置靈活的優(yōu)點，作為單獨的PLC控制機，或是I/O子站與主控設(shè)備相連，參與到現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換與控制工作中去。另外，該PLC具備強大的開關(guān)量邏輯處理功能，這正是泵站工作中所需要的。

2.2 工作原理

若想實現(xiàn)污水處理工作的自動化，需要控制器與變頻器的共同控制，并與液面儀協(xié)調(diào)工作，以實現(xiàn)動態(tài)、可靠的控制工作。下圖1即為系統(tǒng)控制原理圖。

首先，PLC通過變頻器來啟動臺水泵，系統(tǒng)自動將實時的液面數(shù)據(jù)傳輸回PLC，并與設(shè)定值進行比較，根據(jù)偏差的大小，輸出不同的控制信號給變頻器，使變頻器調(diào)節(jié)其輸出頻率。

具體說來，若YW檢測出水位高出預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，并且偏差較大，則PLC會控制變頻器提升輸出功率，進而加快水泵的轉(zhuǎn)速，將液面調(diào)低。若檢測結(jié)果低于預(yù)定值，則PLC輸出降低功率的控制指令，使抽水量減少。因為YW液面儀的檢測是實時的，所以這一調(diào)整過程也是動態(tài)的。

以較為常見的雙泵（額定量程相同）泵房為例加以說明，當變頻器的輸出功率接近于工頻，而水位還在不斷上升，水位高于設(shè)定值時，控制器就會將正工作的變頻泵切換到工頻，以定頻運行，并且啟動另一臺水泵，根據(jù)水位進行動態(tài)調(diào)整其輸出功率。反之，當液面不斷下降，則控制器輸出指令，使系統(tǒng)由兩泵并行轉(zhuǎn)為單泵運行。而低于最低設(shè)定值時，兩泵將會同時停止運行，直到超出標準設(shè)定值時其中一臺自動啟動。若兩泵在工作期間同時出現(xiàn)故障時，則控制器自動切斷電源；一臺故障時，控制器關(guān)閉故障水泵，并在符合設(shè)定條件時自動啟動完好的水泵。如此，就實現(xiàn)了自動切換，這是過去人工控制所難以實現(xiàn)的。

3 結(jié)語

經(jīng)過世界范圍內(nèi)發(fā)達國家的實踐證明和我國多地的經(jīng)驗積累，以PLC控制器和變頻器為核心的自動化系統(tǒng)，可以很好的適應(yīng)生活污水泵站的工作需要，通過實施控制與自動調(diào)頻，并與超聲波濁度儀、螺旋泵房等向配合，完成過去人力所難以做到的工作，同時帶來效率的提高與經(jīng)濟效益的改善，實現(xiàn)了污水排放、處理向智能化的方向趨近。另外，自動化的污水處理控制系統(tǒng)通常情況下操作也比較簡便，經(jīng)過最初的調(diào)試后，只需要輸入合理的設(shè)定值即可，從而實現(xiàn)了工人勞動強度的降低和污水處理效果的改善。由這兩項技術(shù)在生活污水泵站應(yīng)用情況可以看出，自動化技術(shù)在中國的推廣，理應(yīng)把污水處理等工程作為其發(fā)展的方向之一。生活污水循環(huán)利用是一個長遠的課題，污水處理控制的自動化前途光明。

參考文獻

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