中交第四航务工程勘察设计院有限公司 广东省广州市 510230
摘要：随着社会主义现代化的发展，城市每天都要排出大量的生产和生活污水，这都加大了市政排水的难度和工作量。污水处理泵站作为城市污水系统的重要一环，提高污水提升泵站的自动测控水平，对于更稳定、更科学的运营管理污水提升泵站具有重要意义。本文以某污水提升泵站项目为例，介绍污水提升泵站自动测控系统的设计情况，优化污水提升泵站自动测控系统，提高工作效率，改善城市的生态环境和发展环境，促进城市的健康稳定发展。
关键词：污水提升泵站；自动测控；
一、项目概况
我国某地区由于污水收集系统建设的滞后，部分村居和新开发地区的污水仍然只能排入附近河涌。为了保护区内的自然水体不受污染，保证地区经济的可持续发展，区管委会决定建设某配套污水提升泵站。
该污水提升泵站设计规模为2.5万吨/日，主要由格栅间、水泵间、低压配电间、高压配电间、值班室、计量设备及离子除臭设备等组成。格栅间与水泵房合建，设2台反捞式格栅除污机，每台除污机前后配手电两用启闭机，同时设1台皮带栅渣输送机。水泵间采用地下钢筋混凝土结构方型集水池，水泵采用潜污泵，湿式安装，三用一备，通过液位计控制，设置超声波液位计，高液位时发出报警，水泵开启；低液位时水泵停运。
二、测控内容和功能描述
（1）检测内容
格栅前后水位差测量、泵站集水池液位测量、泵站污水流量、泵站电力系统运行数据及状态、工艺设备运行状态、气体浓度等。
（2）控制内容
格栅除污机、栅渣输送机、潜污泵、水泵出口蝶阀、手电两用启闭机及除臭设备等工艺设备的启停控制。
（3）功能描述
采集泵站的工艺参数、电气参数、工艺设备及电气设备运行状态；
管理工作站上显示工艺流程、局部工艺流程、工艺参数、电气参数、工艺设备及电气设备运行状态；
设备工艺参数、设备控制方式；
自动保存工艺参数、电气参数、工艺设备和电气设备运行状态、报警及故障数据，自动生成工艺参数的趋势曲线；
实现与自带通信接口的现场控制柜/箱通讯，采集设备运行状态，发送开停机命令；
配备UPS电源，保证停电时泵站自动测控系统能安全可靠运行。
三、泵站控制方式
泵站自动测控系统有三种控制方式：现场手动方式、集中手动方式、流程自动方式。
（1）现场手动方式：现场设备旁设置现场控制箱，现场控制箱选择开关设在“现场”位置时可通过现场控制箱操作，该操作方式主要用于调试和维修。
（2）集中手动方式：工作人员在泵站值班室室内通过用鼠标点取画面上的软按钮集中控制现场设备的启动和停止等。
（3）流程自动方式：泵站操作管理软件依据自动化仪表设备的检测情况自动启停工艺流程设备。泵站的日常运行采用流程自动方式。
四、泵站自动控制流程
（1）反捞式格栅除污机及皮带栅渣输送机
反捞式格栅除污机通过格栅前后的液位差和时间自动控制启停。依据实际情况调定格栅运行时间和停止时间的长短，格栅依照调定时间自动循环运行；假若格栅在停止阶段，污水中垃圾突然增加，导致外格栅水位升高，通过超声波液位差计检测格栅前后的液位差值，差值大于设定值时启动处于停止状态的格栅，至格栅前后水位平衡，格栅再次停止工作。
启动格栅时应先启动皮带栅渣输送机，格栅停止后延迟一段时间再停止皮带栅渣输送机。
通过泵站自动测控系统可调整液位差值的设定值、格栅运行时间间隔及运行周期等参数。
（2）潜污泵
潜污泵的自动启停控制通过集水池液位变化实现。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆液位升高时，水泵依次逐台启动（按水泵累计运行时间从小到大的顺序启泵）；液位降低时，水泵依次逐台停止（停泵与启泵顺序相反），同时自动累计每台水泵的运行时间，实现水泵的自动轮值和互为备用，保证水泵总是处于最佳运行状态；液位降低到干运转保护水位时，水泵全停。
通过泵站自动测控系统可调整启停泵的液位设定值。
（3）水泵出口蝶阀
水泵出口蝶阀主要起缓闭消除水锤的作用；蝶阀在水泵运行时为开启状态，水泵停止时为关闭状态；启泵前先打开蝶阀。
（4）手电两用启闭机
格栅前后设置的手电两用启闭机在平时保持常开状态，设备检修时关闭相应启闭机。
（5）下到地下泵井维修作业时，应先对池体通风，且应在有害气体含量在允许范围内后方可实施。
五、泵站操作管理软件
泵站操作管理软件采用WINDOWS平台，包括菜单、控制按钮、指示灯、显示单元、图表、数据库、趋势图、对话框、列表框、选择框等各种控件，形成生动形象、简单易用、安全可靠的操作管理画面，方便管理工作人员学习和操作。
六、设备选型
（1）PLC设备
PLC设备应采用具有现场运行实绩的国际知名产品，全部PLC硬件设备应为同一品牌同一系列的标准产品。PLC设备应是模块化设计，采用标准化插入式结构形式，全部输入输出卡件应能带电在线插拔和更换；全部卡件的插拔应有导轨和闭锁装置，避免造成损坏或引起故障。
输入和输出设备应具有过电保护功能，能应付现场出现的短暂的晃电现象；全部输入输出通道应配备隔离装置。
AI和AO信号的分辨率不小于12位；配置串行数据通信接口卡件和触摸屏。
（2）自动化仪表设备
格栅前后设置的液位差选用连续非接触式双通道超声波液位差计，变送器采用AC220V电源，输出4~20mA信号；泵房集水池设置的液位计选用连续非接触式单通道超声波液位计，变送器采用AC220V电源，输出4~20mA信号；液位差计和液位计的超声波液位探头防护等级不低于IP65。
电磁流量计采用分体安装方式；传感器通过法兰与管道连接，316L不锈钢电极，硬橡胶衬里，304不锈钢本体及法兰，防护等级不低于IP68；变送器应能同时输出4~20mA信号、累计脉冲信号和故障报警信号，现场通过LCD显示瞬时和累计流量，测量精度不低于±0.5%，AC220V电源，防护等级不低于IP65，配遮阳罩和防浪涌保护装置。
硫化氢气体探测器采用电化学式，DC24V三线制（DC24V电源引自探测报警控制器），量程0~300%MAC，测量精度不低于3%FS，防护等级不低于IP65。
气体探测报警控制器选用壁挂式，配声光报警装置、LCD显示屏和ModBus通信接口，同时应具备DC24V供电能力，防护等级不低于IP44。
（3）UPS设备
UPS电源采用AC220V在线式长延时产品，备用时间不小于30min。
（4）设备配套现场控制箱
反捞式格栅除污机、皮带栅渣输送机、手电两用启闭机、潜污泵、电动蝶阀及除臭设备等的现场控制箱（柜）由设备厂商配套，现场控制箱（柜）控制原理图招标后由设备厂商提供（经设计院审核后方可实施）。工艺设备应具有手动、自动两种控制方式，手动控制由设在现场控制箱（柜）上的控制按钮实现，自动控制由泵站自动控制系统实现；手动/自动控制转换由设备控制箱（柜）上的转换开关实现。现场控制箱（柜）面应至少为每台设备设置启停按钮、自动手动转换开关、紧急停车按钮、电源指示等、运行指示等、停止指示等及故障指示灯。除臭设备还应配置ModBus通信接口。
七、线路敷设
泵站自动测控系统的线路在变电所内沿电缆沟敷设，引出至泵房后先沿桥架敷设，再穿预埋钢管至设备；线路接入设备时应通过挠性连接管保护。
八、结语
随着社会的不断进步，污水泵站的自动化控制水平也在不断地提高，城市污水的处理能力也有了明显的提高，更好地满足了社会发展和人们生活的需求，泵站自动化系统也将在未来的污水提升泵站控制领域得到广泛应用，在最大程度上规避传统技术所带来的问题，并提高治理效率，为进一步提高我国污水处理能力作出努力。
参考文献：
[1]张凤臣.污水处理中自动控制系统设计.2016.
[2]石群芳,刘梦瑶.控制技术在污水泵站中的应用.2015.
[3]李力群.污水处理水力学分析、控制与泵站节能研究.2016.
论文作者:吕晓威,杨亚宾
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/16
标签：泵站论文; 格栅论文; 控制箱论文; 水泵论文; 污水论文; 设备论文; 液位论文; 《防护工程》2017年第31期论文;