浅议某污水厂的电气与自控设计

浅议某污水厂的电气与自控设计

发表时间：2018-11-27T14:55:42.850Z 来源：《防护工程》2018年第22期作者：张玺

[导读] 随着我国工业化近年的飞速发展，环境问题日渐严峻，治理水污染已经被列入我国政府的重要环保工作日程。

天津市市政工程设计研究院天津 300392

摘要：随着我国工业化近年的飞速发展，环境问题日渐严峻，治理水污染已经被列入我国政府的重要环保工作日程。建设污水处理厂，成为一条行之有效的重要措施。然而，现代污水处理厂规模逐渐扩大，一旦供电系统故障，将会导致用电设备瘫痪，造成重大的损失。因此如何合理的设计电气与自控仪表，是保证污水处理厂能够正常工作的重要基础。本文以某市拟建设污水处理厂一座，规模为5万

m3/d为例，给出了设计中需考虑的具体问题和实施办法。

关键词：污水厂电气自控设计

1 电气设计

1.1 设计范围

电气工程的设计范围包括：全厂的变配电系统设计、建筑物的动力及照明设计、厂区建筑物防雷与接地设计、厂区电缆敷设及道路照明设计、一次、二次仪表的设计、自动化控制系统的设计等。

1.2 供电电源

本工程为二级供电负荷，供电电源为一路10 kV专用线路，电源引自附近二次变电所，架空线采用JKYJ-10-3*70，供电距离为3.5 km，在厂外末端杆处转变电缆入户。

1.3 负荷计算

污水厂的主要构筑物及用电负荷为：粗格栅及污水提升泵站246.78 kW、细格栅沉砂池28.69 kW、A2/O生物氧化池249.60 kW、二沉池22.20 kW、二次提升水池44.55 kW，鼓风机房及变电所407.17 kW、污泥浓缩脱水间127.19 kW、深度处理车间130.68 kW、紫外线消毒渠50.87 kW、药剂制备车间26.23 kW、综合楼60.00 kW，门卫2KW，厂区照明10 kW等，设备用电负荷共约为1432.96 kW，同时利用系数取0.85，补偿后COSΦ取0.95，总计算负荷约为1195.06 kW，经无功补偿后视在功率为1257.96 kVA，负荷率约为0.78左右。污水厂内设附设式变电所一座，靠近负荷中心鼓风机房。内设高低压配电室，变压器室，10 kV系统采用KYN中置式真空开关柜5台。结线方式为单母线不分段，操作电源采用交流操作方式，采用综合继电保护装置。选用两台变压器同时运行，型号为S11-10/0.4-800 kVA，低压母线中间设联络开关，最大负荷时两台变压器同时并列运行，事故时互为备用。变电所低压配电系统均选择GGD低压开关柜8台。放射式向各建构筑物供电。污水提升泵站设控制室，设GGD配电柜8台，放射式向污水泵站及细隔栅及沉砂池设备配电及控制，；鼓风机房安装GGD配电柜12台，控制生化池、二沉池和鼓风机房的用电设备；滤池控制室内安装动力柜7台，控制滤池及提升水池内的电气设备；污泥脱水间安装动力控制柜3台，其中2台为脱水机厂家成套提供控制柜；消毒池安装动力控制柜1台；药剂制备车间设配电柜2台，控制加氯加药设备。

1.4 继电保护、计量和无功补偿方式

继电保护按照国家有关规范，本工程采用微机变电所综合自动化系统，对10 kV系统实行保护和监控。继电保护装置采用微机综合保护装置，依照国家有关规定，进线电源采用带时限速断和过电流保护。变压器采用电流速断、过电流、温度单相接地保护。低压进线开关采用短路速断保护、过负荷保护、单相接地保护。低压配出线采用速断和过载保护。计量采用高压侧计量。无功补偿采用提升泵站和变电所内低压配电系统集中补偿方式，补偿后的功率因数达到0.95以上。

1.5 主要控制方式

所有现场设备均采用技术先进安全可靠自动控制方式，实现3种操作方式，就地手动、远程控制和PLC自动控制，控制方式选择开关设在现场。鼓风机采用机自带现场控制箱，安装于现场，具有就地/联动，远动/自动功能，以适应不同工作需要时的切换。生化池内外回流泵采用变频控制，根据工艺需要控制污泥回流量。15 kW以上设备采用软起动方式运行。

1.6 照明设计

照明系统与动力配电系统共用，各照明电源就近引自本建筑物的低压配电柜或动力配电柜，电压采用380/220 V三相五线制。车间、变压器室内照度应达到100LX，控制室、办公室应达到200LX，A2/O池和二沉池附近应达到40LX，道路应达30LX。厂区及各车间内采用新光源节能型灯和部分白炽灯，办公室、高低压配电室采用荧光灯，控制室采用嵌入式荧光灯，生化池、二沉池附近采用庭院灯。综合楼、宿舍及各车间控制室考虑具有空调负荷用电。

1.7 电缆敷设设计

厂区内室外电缆当电缆根数大于8根时，采用电缆沟敷设方式，其余采用直埋方式。室内电缆采用电缆槽及沿墙和地面铁管暗配方式。电缆沟内电缆为铠装。

1.8 防雷及接地设计

厂内建、构筑物按三级防雷考虑，配电系统接地形式为TN-C-S系统，采用综合接地系统，接地电阻应满足小于1欧姆。所有入户金属管线、构筑物内金属设备和用电设备外皮都应做等电位连接。另外，考虑到防止感应雷侵入，增设浪涌保护装置。

2 自控设计

自动控制系统的设计和产品选择首先应立足于先进、可靠、实用、价廉、维护简单的原则，使建成的污水厂真正达到现代化管理水平。本工程控制系统采用DCS集散控制系统实行生产集中管理与监测，就地分散控制。系统结构简洁，设备控制准确，根据实时监测到各种参数即时控制有关工艺设备运行状态，纠正偏差，使工况运行点处于最佳状态。对污水处理工艺实现全面自动化，并且保证处理污水水质达标。

自控系统结构：设计选用目前国内外广泛使用的基于PLC三级分布DCS控制系统，即现场测量控制层、中间监视管理层、生产管理层。整个系统通过有线数据通信实现各设备间的信息交换以及数据库和系统资源的共享。

中间监视管理层设有工控机，对主要工艺设备的自动控制和生产过程中的工艺参数进行数据采集和显示，现场测量控制层根据现场构筑物的地理位置供设有PLC1∽PLC5控制器和3台小PLC子站，分别负责辖区内设备的控制和数据采集。生产管理层由若干计算机终端组成的一个局域网，其主要负责污水处理厂的生产调度、财务管理、人事管理、办公应用等工作。

现场控制器：6台现场PLC控制单元。现场的各种检测仪表将各种水质参数和物理量参数传递给现场控制单元，经现场控制单元予置程序计算后，控制相应设备动作，同时现场PLC单元还要将检测量和控制量利用通讯系统传给调度主机。

参考文献：

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[3] 汪静，费然。试析污水处理中自动化仪表的设计及其应用[J]，科技创新导报，2011年34期

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