全康環(huán)保:對于污水廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，引入合理的自控系統能夠提升工藝管理的精度，降低運行員工的勞動(dòng)強度上都有很廣泛的應用，但是很多自控系統的設計和應用層面存在一些脫節，設計人員對污水廠(chǎng)的實(shí)際應用的認知不足，不知道如何把自動(dòng)控制的優(yōu)勢應用到實(shí)際工藝管理中，導致自控系統的實(shí)際應用的效果并不是很好。在這一篇中，將從污水廠(chǎng)的實(shí)際工藝應用來(lái)探討污水廠(chǎng)的自控系統的布局和設計思路。

自動(dòng)控制系統相對于人工管理來(lái)說(shuō)，具有非常多的優(yōu)勢，在污水廠(chǎng)中，如何提升自控系統的應用范圍，這需要污水廠(chǎng)的工藝工程師和自控工程師之間的深度交流，圍繞具體每一個(gè)污水廠(chǎng)提出不同的控制要求，來(lái)實(shí)現自控運行。為了讓更多的污水運行者了解自控系統，這一期開(kāi)始和大家簡(jiǎn)單探討下污水廠(chǎng)的自控的點(diǎn)位和思路，也希望更多的自控工程師，工藝工程師參與討論。

我們以預處理段的自動(dòng)控制系統來(lái)和大家簡(jiǎn)單說(shuō)明下自控系統和工藝運行的結合，預處理段的工藝運行主要是以污水提升到一定的高度，同時(shí)去除污水中的固體懸浮物為主要運行目標的，在這樣的運行目標下，自動(dòng)控制系統應該如何更好的提升運行管理呢？下面分別就這兩點(diǎn)和大家共同探討一下：

（一）污水提升。我們先來(lái)分析下污水提升過(guò)程的一些特點(diǎn)。城鎮污水的水量受到居民生活習慣的影響較大，水量呈現周期的波動(dòng)性變化，這種變化反映到污水廠(chǎng)內就是在污水提升泵坑內的液位在不斷的周期性的變化中，這就是污水提升泵的運行特點(diǎn)；其次污水提升是把城市污水從深埋在地下的管網(wǎng)提升到一定高度，從而使污水在廠(chǎng)內流程是一個(gè)重力流的過(guò)程，由于對污水增加了勢能，在污水廠(chǎng)的運行中，這個(gè)過(guò)程是一個(gè)高能耗的過(guò)程。

在確定這兩點(diǎn)以后，自控系統的設計就要圍繞這兩點(diǎn)進(jìn)行，首先是要考慮污水提升泵的運行特點(diǎn)，水量不會(huì )恒定，但是需要確定一個(gè)恒定的量來(lái)實(shí)現水泵的自動(dòng)運行，那就是恒定的液位，一般來(lái)說(shuō)，污水廠(chǎng)承擔城市排水管網(wǎng)內的污水提升排放的重要功能，污水廠(chǎng)需要保持恒定的低液位才能使城市管網(wǎng)內的污水不至于淤積溢出路面，因此在污水提升泵的控制設計思路上，首先確定的就是恒液位運行的自動(dòng)控制系統，也就是自控工程師所說(shuō)的定值控制，也就是通過(guò)計算機內設定的界限數值來(lái)控制水泵的啟停運行等，使污水提升泵內的液位總保持在一定的數值上，整體思路相對來(lái)說(shuō)是一個(gè)較為簡(jiǎn)單的控制。但是結合到運行實(shí)際，我們需要考慮的設計問(wèn)題就更多一些，分別是：

（1）液位的檢測，在污水提升泵坑內設置檢測液位的儀表，并把檢測數值傳輸到控制單元中，從而進(jìn)行下一步的控制，因此檢測儀表的選擇非常重要。這里還要考慮污水提升泵坑一般在粗格柵后，部分細小的浮渣沒(méi)有經(jīng)過(guò)細格柵攔截，系統內的工藝排泥溢流等會(huì )回到污水提升泵內，這些都會(huì )導致普通的超聲波液位計的檢測結果失真，從而對恒液位的檢測失去基準數據。選擇合理的位置，選擇合理的檢測儀表，定期的巡檢是實(shí)現污水提升控制的前提。圖片

（2）水泵的組合運行。一般來(lái)說(shuō)污水廠(chǎng)會(huì )設置多臺水泵，一方面考慮水泵的熱備，一方面可以進(jìn)行流量的組合搭配，實(shí)現更多的控制，如果設置了變頻的控制，對流量的控制就更精準了。一般將水泵的額定流量、實(shí)測流量等參數輸入到自控系統中后，設置合理的算法，可以根據泵坑內的液位來(lái)進(jìn)行不同的組合，根據變頻和工頻的設置，可以組合出多種控制方式，最終實(shí)現泵坑內的液位恒位控制。由于水泵的電機功率較高，頻繁的啟動(dòng)會(huì )造成水泵的損壞，因此一般會(huì )在恒定液位前后進(jìn)行延展一定的液位，也就是設置報警液位、啟動(dòng)液位、停泵液位等，把水泵的控制區間放大，同時(shí)還要增加水泵的啟動(dòng)、停止的延時(shí)，從而減少水泵頻繁啟動(dòng)的幾率，減少水泵損壞。

（3）能耗的控制。污水提升泵是污水廠(chǎng)內主要耗能設備之一，每一臺水泵在無(wú)論長(cháng)時(shí)間運行、頻繁啟動(dòng)都會(huì )消耗大量的電能，為了實(shí)現能耗的有效控制，依靠運行人員不停的開(kāi)關(guān)水泵是實(shí)現不了的，這些精細的調控就需要自控系統來(lái)實(shí)現。水泵在出廠(chǎng)前會(huì )針對污水廠(chǎng)要求的提升水量，提升高度來(lái)設計葉輪和高效的運行曲線(xiàn)，在高效運行曲線(xiàn)中運行的水泵是能耗最為節省的。在自控系統的設計中，通過(guò)對泵房液位和出水管固定液位之間的差值可以計算出提升高度，根據水泵后的流量計可以得出水泵的提升量，然后將這兩個(gè)數值和水泵的高效段進(jìn)行比對，通過(guò)增加或減少水泵的運行臺數來(lái)實(shí)現水泵的高效段的運行，從而有效的降低能耗。

（4）提升水泵的防護。很多水泵在出廠(chǎng)前都會(huì )內置一些探頭等，比如水泵內腔進(jìn)水，油室進(jìn)水、軸溫過(guò)高等，這些探頭會(huì )傳輸出電信號，反映到水泵控制柜中的控制PLC中，自動(dòng)控制系統也要講這些保護信號進(jìn)行收集并在控制界面上實(shí)時(shí)顯示并產(chǎn)生報警，提醒運行人員注意，并及時(shí)采取措施。同時(shí)潛污泵有最低運行液位，以保證潛水泵的電機全部在水下運行，因此低于保護液位也是要作為水泵報警因素。在泵房的控制液位的運行過(guò)程中，水泵的運行流量嚴重偏離HQ（揚程流量）曲線(xiàn)的流量值時(shí)，也要進(jìn)行報警，可能會(huì )因為水泵葉輪脫落，電機缺相等機械故障，需要運行人員及時(shí)采取措施進(jìn)行管理。

對于污水提升泵來(lái)說(shuō)，建設一個(gè)較為完整自動(dòng)控制系統，需要了解和解決的工藝問(wèn)題主要是上述這些問(wèn)題，當然除了這些問(wèn)題還有別的一些相關(guān)的內容，比如自控系統還可以結合設備的運維保養，通過(guò)運行時(shí)間的統計，在設定的檢修時(shí)間內，通過(guò)強提醒等方式將設備保養實(shí)施起來(lái)等。

當把這些問(wèn)題都考慮全面以后，對于自控工程師就要分析這些用戶(hù)的需求，結合污水廠(chǎng)的實(shí)際工況，設計合理的算法程序來(lái)滿(mǎn)足污水廠(chǎng)用戶(hù)要求，只有通過(guò)對工藝內容詳盡的分析，才能實(shí)現污水廠(chǎng)的自控系統和污水的實(shí)際運行合理的結合，最終實(shí)現污水廠(chǎng)的優(yōu)化控制。

延伸閱讀：

如何提升污水廠(chǎng)的自動(dòng)控制系統作用（上）