吴强
山东华通环境科技股份有限公司青岛分公司 山东青岛 266000
摘要：污水处理是一个多变量、非线性、时变、滞后、复杂的过程。传统的控制方法难以实现实时监测和检测。近年来，随着科学技术的进步，工业自动化程度越来越高。本文就电气自控系统在污水处理厂的运用进行了探讨。
关键词：电气自控系统；污水处理；运用
前言
对于我国而言，水资源人均占有量始终偏低，且水资源空间分布存在严重失衡的特点。在城市化、工业化建设速度不断加快的背景下，水资源需求的缺口日益扩大。污水处理在这一背景下成为全新行业，并取得了非常显著的发展与进步。
1污水处理厂电气自控设备的特点
1.1成套电气设备小型化
随着科学技术的发展，新技术和新工艺以及新材料的使用，提高了断口耐压。元件和功能复合集成、新技术如光电传感器等应用，使产品结构紧凑，从而实现产品小型化、低消耗和高可靠性。
1.2成套电气设备智能化
智能化开关设备是将计算机技术、数字信息处理技术、电力电子技术、传感器技术、网络技术、通信技术和新型开关制造技术在传统电气上进行有机融合，使其具备智能化的核心。主要体现:在线状态检测、智能化的防误操作系统、智能化的二次回路、故障记录与分析、通信等。
1.3水质在线监测分析仪表的应用
下位机将实时水质情况上传到上位机并记录下来，方便了对全厂、水质实行实时动态监测和调整，控制速度和测量精度得到了提高。
1.4生产过程中的智能控制应用
通过大量智能仪表的监测数据，上位机程序中可以根据水质和水源的变化自动选择相应的控制方式。
1.5社会信息资源的有效利用
例如:光纤网络、电力载波技术、无线通讯及GPS定位、国际互联网、气象信息等。
2污水厂电气设计
污水厂的电气系统设计与其它项目的电气设计思路基本相同，新建污水厂常用的电气设计步骤如下：
2.1用电负荷计算
在进行污水厂电气系统设计之前，必须先列出整个厂区所有机电设备的功率、效率、安装台数、实用台数等，还必须了解每种机电设备的相数、工作电压、功率因素、额定电流等。经过负荷计算表，计算出全厂机电设备的总负荷以及有效符合（计算负荷）。
2.2低压配电系统一二次设计
低压配电系统主要包括低压进线柜、功率补偿柜、联络柜、馈线柜。污水厂的低压一次回路设计一般遵循“自下而上”的原则。先确定主配电房和各子配电房的位置；再根据全厂机电设备的额定电流、台数、安装位置、启动方式等，设计出每一区域、工艺段的子配电系统；然后根据各主要设备和子配电系统的计算负荷、额定电流等，确定主配电房的低压出线回路。全厂机电设备的出线回路确定好以后，就能根据配电房的位置情况等，确定进线柜、母联柜、无功因素补偿柜，还可确定各重要设备的变频器、软起动器配置。低压进线总开关的容量，应比全厂总计算负荷高一个等级，并留有一定的余量。无功功率补偿柜的容量根据变压器的容量而定，一般取变压器额定容量的1/3左右为宜。低压联络柜不是每套配电系统都需要，一般有重要用电负荷时，才会设置2路进线（配置多1台变压器或发电机）。低压进线柜、联络柜三者只能合其二，必须做好必要电气、机械联锁保护。
2.3变压器容量选择
根据计算的全厂用电设备的有效负荷、配电房的地理位置等，推算出变压器的容量（kVA数）。供电局是根据用户端报装的变压器容量的大小来收取基本电费的，比如用户报装的变压器容量是800kVA，供电局就按800kVA等级来收取每月的基本电费，不会因为用电量达不到报装容量而少收基本电费。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以变压器的容量不是越大越好的，除了一次性采购成本增加外，还会额外增加每个月的基本电费损失。但是，变压器容量也不能选得太小，如果用电负荷非常接近变压器的容量，会造成变压器长期满负荷运行，发热量过大；同时大功率设备的启动瞬间峰值电流会对变压器和电网造成冲击，这是绝对不允许的。变压器经济运行负载率一般在60%左右，这时变压器的损耗最小。但变压器的负载率不宜超过85%。在污水厂电气设计中，综合各方面的因素考虑，变压器的负载率在70~80%为宜。必须指出，单台变压器的容量不宜大于1000kVA，如果全厂用电设备的计算负荷大于1000kVA，可选用几台变压器并联供电。
2.4动力柜及现场控制箱的设计
在污水厂配电系统设计时，我们常常会把重要设备如提升泵、回流泵、鼓风机等的一次控制回路放到低压配电房的一次系统中。但考虑到子配电房的设置、设备的功率、台数，以及动力电缆的布线方便等因素，会把提升泵动力柜放在提升泵房，把鼓风机动力柜放在鼓风机房旁边的子配电房。污水厂的机电设备基本都要求设置现场控制箱或机旁按钮箱。其区别是：现场控制箱中安装断路器、接触器、热继电器，以及按钮、指示灯等；机旁按钮箱中只安装接线端子、水泵保护器等，面板上安装旋转开关、按钮、指示灯，一次控制回路的元器件（断路器、接触器、热继电器，以及变频器、软起动器）集中安装在配电房的出线柜中。在电气和自动化系统综合设计时，可以只设置机旁按钮箱，而把控制回路的元器件集中放在配电房，配电房的良好环境可以提高重要元器件的使用寿命。
2.5电缆线管桥架的设计
污水厂配电系统所用的电缆包括动力电缆、控制电缆、信号电缆、通讯电缆等。一般会编制电缆清册，把电缆的回路名称、规格型号、起点终点、电缆长度、电缆配管及长度等列出来。动力电缆的型号规格选择非常重要，要结合回路的额定电流和电缆的截留量来选择，为了安全起见，一般会选择大一二个级别的电缆。线管桥架要根据安装平面图来配置和计算。
3污水厂的仪表系统
AAO工艺污水厂的仪表配置如下：
3.1进出水仪表
一般有pH仪、COD仪、氨氮仪、总磷仪、总氮仪，其中pH、COD、氨氮是常见的配置，并且需要上传数据到环保局进行监控。
3.2生化池仪表
AAO生化池常见的仪表有ORP计、DO仪、污泥浓度仪，其中，DO值是最重要的参数。
3.3流量计配置
AAO污水厂常见的流量计有进水流量计、出水流量计、回流污泥流量计、剩余污泥流量计，这些一般都是电磁流量计，有时候出水流量计也会选择明渠流量计。除此之外，还有空气流量计用来测量鼓风机到生化池的出风量。
3.4过程仪表
污水厂常见的过程仪表有液位计、液位差计、压力计、浮球开关等。
4污水厂自动化系统设计
污水厂的自动化系统并不复杂，但涵盖了自动化控制领域的方方面面，涉及的产品类型和品牌多种多样。污水厂自动化系统软硬件包括PLC控制器、触摸屏、工业交换机、光纤网络、组态软件等。其中，PLC控制器是污水厂自控系统的核心，常用的品牌主要有西门子、AB、施耐德，一般污水厂使用中型PLC就能够满足控制要求，有时候也使用大型PLC系统。组态软件的品牌一般推荐与PLC同一品牌，有时候也用国产品牌软件，如组态王、力控软件等。
结束语
近年来，污水处理行业开始进入高速发展的阶段，污水处理能力扩张速度增加，污水处理效率稳定提升，污水处理量快速增长，污水厂的建设与发展成为业内人士高度重视的课题。本文即重点针对污水厂在电气系统以及自控系统方面的设计要点进行分析与探讨，望能够促进污水厂整体运行水平的提升与改善。
参考文献：
[1]温琳苹．秦皇岛市第二污水厂提标改造及扩建工程的电气设计[J].中国给水排水，2016，(12)：74—76．
[2]徐卫东，张蕾，付业兴等．污水处理厂电气节能措施探讨[J]．中国给水省}水，2017，(02)：99—101．
论文作者:吴强
论文发表刊物:《防护工程》2018年第9期
论文发表时间:2018/9/5
标签：污水论文; 配电房论文; 变压器论文; 电缆论文; 系统论文; 污水处理论文; 流量计论文; 《防护工程》2018年第9期论文;