摘要：随着我国经济以及社会的快速的发展，我国的环境收到了很大的污染，城市的污水是现在城市生活以及工作当中面临的比较主要的一种环境污染，所以说城市污水处理厂在改善城市人民生活质量方面有着非常重要的作用。为了能够更好的让城市污水处理厂来为城市人民处理生活污水，本文简要分析了城市污水处理厂的自控系统设计，仅供参考。
关键词：城市；污水处理厂；自控系统；设计
水环境是生态环境系统能否良性循环、发展的制约因素之一，改善和保护水环境是保护整体环境的前提。污水处理厂的任务就是将市政废水和工业废水处理至达到国家排污标准，从而消除或减轻对环境的影响。采用自动化生产方式是污水处理厂实现工艺要求、维护设备正常运转、提高工作效率的重要保障。
1城市污水处理厂的自控系统设计设计原则
设计原则自控系统是污水处理厂重要的一个环节，直接关系到整个工程的投资、系统的管理程序以及系统的可靠性。自控系统是基于一定的设计原则来进行设计的，不能一味地根据污水处理厂的情况来定。设计过程中既要按照基本的设计原则进行考虑，同时还要对控制的对象作深入了解，这样才能有效地对污水处理厂进行控制。根据大多数污水处理厂自控系统的设计，污水处理厂的自控系统通常采用集中管理、分散控制的形式。集中管理是依据污水处理厂的整体性和边界性的特点来进行管理的，该方式可以按工艺特点和整体的管理要求来进行控制，同时集中管理还可以减少污水处理厂的操作人员。分散控制是依据控制系统的可靠性提出来的，而且污水处理厂的构筑物单元较为分散，占地面积大，而且生产过程是连续进行的，所需采集的数据是分散在各个构筑物单元中，故采取分散控制的方式。此外，从经济的角度考虑，采用分散控制可以解决各构筑物设备自控布线复杂的缺点，进而达到减少污水处理厂投资的目的。污水处理厂的自控系统负责对全厂的各个控制单元进行控制和数据的采集，自控系统的设计要符合操作方便、运行可靠、性能稳定、维护方便等条件，同时还要考虑运行的费用、易于扩展等问题。其具体设计原则见表1。
2城市污水处理厂自控系统设计的难点
1）目前污水处理厂的工艺技术相对成熟，但还是需要高额的投入才能达到稳定运行的效果。自控系统是保证污水处理厂良好运转的必要措施，在保证污水处理厂运行稳定的前提下，最大限度地降低自控系统的资金投入、降低污水处理的成本是自控系统所面临的一个难题。2）随着污水处理技术的不断发展，新型的污水处理工艺层出不穷，但是自控系统的发展相对落后，自控系统不能和安装的设备进行有效的衔接，进而导致在实际的应用中不能实现工艺的先进性，而且还会增加污水处理厂的能耗。3）在污水处理工艺中一些反应池会存在水量、曝气量以及药剂量的控制，这些指标的控制是根据水质的变化来不断地进行调整的，而对这些指标监控的仪器存在数据采集滞后的现象，使得自控系统不能准确地进行控制。
3城市污水处理厂自控系统的功能设计
污水处理厂的自控系统是由现场仪表和执行机构、信号采集控制和人机界面设备三部分组成。自控系统的构建主要是指三部分系统形式和设备的选择。本执行机构主要是根据工艺的要求由工艺专业确定，预留自控系统的接口，仪表的选择将在后面的部分进行描述。信号采集控制部分主要包括基本控制系统的选择以及系统确定后控制设备和必须通讯网络的选择。人机界面主要是指中控室和现场值班室监视设备的选择。污水处理厂的自控系统不仅需要保证污水处理工艺的正常运行，而且还需要优化工艺的整体水平等，其功能设计主要归纳如下。
3.1 单体设备控制
单体设备的控制有3个层次，控制的顺序为现场手动控制、上位手动控制和PLC自控控制。当工艺设备发生故障时，能够以最快的速度切断出现故障的设备，最大限度地降低设备的损坏程度，以保证系统其他设备的完整性。
3.2 提升泵站
1）潜水提升泵3台（P101~P103）：P101、P102采用变频调速控制，P103采用软启动；L103＞高高液位时，开三台泵；L103＞高液位时，开两台泵；L103＞低液位时，开一台泵；L103＜低低液位时，三台泵全停。2）粗格栅2台（OT101、OT102），2用：L101、L102液位差≥180mm时，开粗格栅（OT101、OT102）；L101、L102液位差＜150mm时，停粗格栅（OT101、OT102）；粗格栅（OT101、OT102）每30min运行一次，每次运行5min；为使栅格保持良好运行状态，采用液位差控制和时间控制，液位差控制优先于时间控制。当机械格栅停止运行时间超过设定值时，系统转为时间控制。此时间根据现场调试而定，并为可调试设计。
3.3 节能控制
污水处理厂的设备功率大、能耗高，自控系统的节能控制对整个污水处理厂的运行非常重要，也是体现自控系统优越性的重要方面。例如提升水泵的变频控制和好氧部分溶解氧的自动调节。通过变频器和液位计的控制，使液面保持稳定，以减少提升泵的启动造成的能耗。
3.4 系统故障分析与报警
污水厂控制系统故障主要包括：现场各受控对象故障、现场自动检测仪表故障、PLC和计算机系统故障。现场受控对象故障最常见的是：沉砂池砂泵和二沉池浮渣泵堵塞引起跳闸报警。自动检测仪表故障报警主要是由于被测参数超出测量范围或仪表本身误差累积造成测量值偏离真实值过多而报警。如当送电后泵房液位超过100%，可引起液位传感器报警。PLC与计算机系统故障，一般是因为受到打雷、闪电或大功率设备频繁开、停机产生的冲击电流影响而引起的。为保证系统可靠工作，应对中控室计算机采用安装空调，电源经UPS（不间断电源）隔离保护；本例工程中还对全部自动模式下会频繁开停的鼓风机，设计为每组风机中变频调速风机自动运行，其它风机手动控制运行的方法，这样既能保证有稳定、充足的溶解氧供污水生化反应需要，又保证了现场PLC安全。报警时，除了可以振铃报警和在中控室模拟屏及计算机显示器上显示有关信息外，系统还可自动输出打印报警清单。
结语
总而言之，污水处理厂自控系统不但能使工人的劳动强度大大降低，而且还使工人的操作环境得以改善，并且使生产效率得以提高，社会效益以及经济效益非常好。
参考文献：
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作者简介：
石磊 合肥市市政设计研究总院有限公司，高级工程师，研究方向 市政工程的电气及自控设计
论文作者:石磊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/3
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