向家坝永久供水系统自动化及安保系统方案(改)

向家坝工区供水系统自动化改造方案批准：张文渊审核：陈明酬编制：王家鸿长江三峡水电工程有限公司向家坝分公司二〇一一年十月目录一．概述 (3)二．目前现状 (4)三．供水方案 (5)四．供水自动化改造方案 (7)4.1．完善厂站自动化监控功能 (7)4.2．基础设备改造 (10)4.3．集控自动化 (18)五．视频监控系统和安保系统 (20)六．成本核算 (25)七．相关附件 (25)附件1-1：供水系统加矾设备说明（厂家提供）附件1-2：次氯酸钠发生器工艺图（厂家提供）附件2：向家坝供水联网监控方案（厂家提供）附件3：向家坝供水系统改造方案系统报价一．概述根据右岸电站施工安排，开关站于2011年10月底投产，需供消防及生活用水；右岸电站初期调试于2012年4月开始，需供消防及生产、生活用水。

但此时永久供水系统尚未形成，现供水系统还需为工区施工提供施工和生活用水，为了提高现目前的设备和自动化控制的使用效率和节约改造成本的目的。

故在不影响目前供水情况下和节约成本的前提对设备和自动化控制进行升级改造现目前向家坝供水系统由左岸四万生产生活水厂，右岸317高程生产水水厂，九万水上水厂船及外围梯级加压泵房构成的供水系统，介于左岸四万吨水厂在施工结束后，改造为向家坝水电站永久水厂，可提供生活水供坝区消防、生产、生活用水。

我们的该方案的重点是以左岸四万水厂为改造重点，其他水厂根据需要完善和升级基础设备和自动化控制，在尽量不影响现目前供水情况下，本方案分为三个阶段分别实施改造计划：第一阶段，完善厂站各自监控功能，改造基础设备，实现四万吨、五万吨水厂内运行操作、信息传输自动化。

第二阶段，分别建立左右岸供水的自动化系统、将四万吨送水站及其外围站点自动化系统接入四万吨水厂中控室，实现在四万吨水厂对永久生活供水设施的远程监视和主设备远程控制功能，建立左岸供水监控系统；将五万吨送水站及其外围站点自动化系统接入五万吨水厂中控室，实现在五万吨水厂对永久生活供水设施的远程监视和主设备远程控制功能。

第三阶段，建立集控中心站，以四万吨水厂为中心站，将五万吨水厂的自动化系统接入左岸系统，实现整个供水系统集中调度监控。

二．目前现状由于控制设备硬件设施未达到设计程序要求、设备老化损坏、自动化系统未按要求进行维护、缺乏专业自动化更新及故障处理人员，造成大部分自动化设备不能正常运行，目前我厂自动化监控操作系统仅运用于以下几个方面：1 取水PLC站：排水泵的自动启动、水泵机组启动的远控操作、部分故障报警、机组电压、电流、出水压力监视；2 加药加氯PLC站：2.1加药系统：计量泵的启动及停止、电磁阀的开闭、计量泵冲程、频率的调整、加药量等数据采集，但部分电动阀已不能自动操作，出药流量计计量不准，只能部分实现自动化；2.2加氯系统：氯瓶重量监测、氯气吸收塔的自动运行；3 滤池PLC站：滤池排泥桁车的本地自动操作；4 送水泵房PLC站：送水泵房开停机远方操作，但需人工开闭阀门、机组运行状态（电压、电流、出水压力）监视；5 各水池水位监测，厂内沉淀水、生产出厂水、生活出厂水浊度监测，生活出水余氯监测三．供水方案根据右岸电站施工安排，开关站于2011年10月底投产，需供消防及生活用水；右岸电站初期调试于2012年4月开始，需供消防及生产、生活用水。

但此时永久供水系统尚未形成，需采用过渡供水方案，建议采用过渡期供水及永久供水相结合的方式。

二、过渡期供水方案（一）开关站供水方案由已建成的高程612m高位生活水池敷设一根出水管至开关站，为开关站2011年10月底投产后提供消防水及生活水，并作为开关站永久供水系统。

（二）右岸电站供水方案右岸电站初期供水设置两个水源。

1．以高程364m高位生活水池为水源，在水池边增设恒压供水系统，加压至高程384m与电站供水主管连接，作为右岸电站初期主供水源。

2．以高程421m高位生产水池为水源，自高程421m高位生产水池敷设一根出水管与新增高程364m加压系统管道在上坝交通洞口连通，作为右岸电站初期供水备用水源。

左岸四万吨水厂在施工结束后，改造为向家坝水电站永久水厂，可提供生活水供坝区消防、生产、生活用水。

（一）永久水厂水源左岸四万吨水厂形成两个水源：一个水源为水库取水，自大坝坝体左非预埋管道引水，另一个为保留目前四万吨水厂取水泵站，作为备用取水源。

（二）永久管网永久配水管网根据向家坝水电站消防及生产、生活用水安全要求形成环网。

线路一：自左岸高程440m高位生活水池沿上坝公路敷设管道至右岸高程421m高位生产、生活水池（利用现有右岸高程421m高位生产水池改造），提供消防及右岸电站生产、生活用水。

线路二：利用目前已形成的左、右岸生活水连通系统及高程317m生活加压系统，分别向高程364m、高程612m高位生活水池供水，并将高程317m～421m生产供水系统改造为生活供水系统，向高程421m高位生活水池供水。

（三）关于向家坝电厂筹建处提出的右岸供水系统备用水源问题右岸永久供水系统如需备用水源，建议可考虑自拟建的水富县水厂引一根管道作为备用水源。

四．供水自动化改造方案4.1．完善厂站自动化监控功能左岸四万吨水厂和右岸五万水厂原设计监控功能基本完善，由于设备和相关监控设备设施老化和磨损，导致目前中控室监控功能大部分失效，故而建议主要以恢复为主。

更换或修复老旧型号传感器，修复已坏电动阀门、电磁流量计。

左岸供水系统加药、加氯系统恢复和改造目前存在的问题：左岸水厂加药系统目前加药主要以重力投加方式，原设计是隔膜泵自动加药，由于设备陈旧和老化，部分仪器仪表使用年限已过，维护费用过高没有投运。

因此只要更换老化设备和相关采样和控制的仪器仪表，自动化就可恢复。

改造内容及目标原程序设计就是自动投加系统、可根据需要更改或添加相应程序即可，需要恢复外部仪器和老化陈旧的设备。

设备清单如下：加压泵房自动化供水系统完善和改造目前存在的问题：左岸水厂加压泵房原采用现场控制远程监视的运行方式，为了减轻运行劳动强度，把原来手动的出水阀门改造为电动阀门。

中控室监控上只能监测泵房内的电流和出水压力，不能参与控制。

改造内容及目标1、在原程序上增加远程控制功能，远程控制运行采用泵阀联动及故障报警等功能；2、所需设备列表排泥系统自动化控制完善和改造目前存在的问题：左岸水厂排泥控制可以远程控制，主要问题存在于排泥两位四通阀故障率太高。

改造内容及目标目前左岸水厂采用的两位四通阀的控制方式主要是用高压水控制排泥阀排泥。

两位四通阀在实用过程中经常堵，烧坏电磁线圈。

所需设备列表整个供水系统供水通讯网络改造和恢复目前存在的问题：左岸取水泵站至左岸四万吨水厂中控室通讯中断，部分外围水池液位信号在监控上无显示。

改造内容及目标1. 原左岸取水泵站至左岸四万吨水厂中控室通讯由于边坡施工把通讯光缆挖断，恢复后使用一段时间后又中断，怀疑断点处光缆未处理好致使一段时间后又中断。

为此主要以恢复此断点解决该问题，或者更换整条光缆。

该光缆总长约1.5千米。

故建议联系通信公司修复此光缆。

2. 原中控室设计外围水池水位监控信号只有424水池水位、440水池水位；目前我们厂区外围水池增加了420生产水池和510生活水池，水位检测信号在PLC上没有端口和该程序，可根据需要更改PLC程序和监控画面上添加相应的监控点即可。

4.2．基础设备改造1.左右岸及外围送水站网络升级改造目前供水系统采用的是西门子管理计算机系统网络，该网络采用高速实时工业以太网技术，改造后通过覆盖全厂的综合布线系统，为整个供水系统搭建了一个高速的信息交换平台，使供水系统的生产过程信息、管理信息、以及外部交流信息能够快速到达全厂各个信息点终端。

根据永久供水系统需求，需要增设364供水泵站；需要把440泵站、420泵站自控通讯网络信号送至左岸中控室并入原有的通讯网路，其网络拓扑图如下：以图示我们需要增加440泵站现场设备控制子站、420泵站现场设备控制子站及364泵站现场设备控制子站，通过通讯光缆分别接入右岸中控室和左岸中控室集控中心，另外我们还需联通右岸中控室跟左岸中控室集控中心的光缆。

形成以左岸中控室集控中心为中心，向各级水厂和泵站辐射的监控网络。

根据目前我们现有的网络通讯硬件，需要增加部分数据交换机和增设泵站的自动化控制子站，和软件数据修改和软件升级。

（原设计由宜昌能事达设计安装）所需设备列表2.左岸生产生活加压泵房基础设备改造目前左岸生产生活加压泵房由4台250KW生产水加压泵和4台125KW生活水加压泵组成。

目前采用现场控制，中控室只能实现监控功能，为了实现在现有生产设备上实现自控功能，我们这里将增加泵阀联动控制，实现远程操作和控制，主要需要更改现目前现场控制子站控制程序和升级部分硬件程序，其控制示意图如下：运行方式该系统有手动和自动两种运行方式：A、手动运行将电气柜（远方/就地）按钮旋至就地位，按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制1#至8#泵的启停。

B、自动运行开机过程：将电气柜（远方/就地）按钮旋至远方位，就可以在中央控制室和PLC现地控制屏上进行对机组开停机操作，当系统接收到“开机”信号后，系统首先根据清水池是否为低液位，如果液位低则终止开机过程，输出故障警示；在清水池液位满足开机要求的情况下判断继续判断阀门状态，在阀门关阀到位的状态下，首先开启所控制水泵，当水泵运行并监测到相关出水压力打到一定值后，才开启阀门，直到阀门开到位，才能完成开机操作，进入正常运行状态。

并且在开关阀门和水泵最初运行的增压过程中，均设置延时，当延时完成阀门扔没有开到位、关到位或出水管压仍不能正常形成的情况下均输出相应的故障代码并报报警。

另外，阀门过力矩信号也可以在阀门开启和关闭过程中紧急终止开关阀过程并报警。

开机流程如下：关机过程：系统在正常运行过程中，在接收到“关机”信号后，并执行关阀操作，当阀门关到位后才停止水泵运行，完成关机操作，系统进行待机状态。

关闭过程中的故障同样可可以终止关机进程，输出报警信号。

关机流程如下：当清水池液位处于低限时，待机状态禁止进行开机操作，运行状态则立刻进行停泵、关阀操作。

在PLC控制程序的编制方面，系统程序依照基本工艺要求，通过对各种故障的判断和操作来控制系统具有一定的“智能”，从而将PLC的智能化控制较好的发挥出来。

特别是对于各种故障的判断和处理，更能现出PLC控制的优点。

综合上面泵阀联动设计。

我们需要对我们现有的设备设施进行必要的改造，主要需要增加阀门现地控制器和数据连接电缆，相关程序重新编写等。

详细需求如下：2.左岸排泥系统的改造根据左岸水厂目前的排泥设备设施和自动化的情况，排泥系统自动控制基本能实现，主要问题排泥设备故障率过高。

导致自动化控制系统中断或无法执行。