污水厂单级高速离心鼓风机控制及上位机监控的实现.pdf

Ac a d em ic 学术 3 ． 结论 该抢险加料装置属于油 田用抢险装 置，能够在井喷失控事故发生后的抢险 作业中向漏 点输送堵塞物，使用该抢险 加料 装置 能够 做 到及 时、均 匀、准 确 的 对 抢 险对 象进 行堵 塞，堵 塞物 的大 小、 充填数量和充填速度都能够有效控制， 可对漏点进行有效封堵，进而实施压井 作业 ，消除井控风险 。 作者简介 安玉 山 1 9 7 4 ． 3 ，男 ，汉族 ，山 西 省五 台县 人 ，本 科 ，工程 师，大 港油 田公司工程技术处科长，主要从事井筒 工程技术及井控技术研究与应用 。 污水厂单级高速离心鼓风机控制及上位机 监控的实现 蔡文宁 5 7 0 2 0 8 北控水务集团 海南 有限公司 海南海口 摘要 曝气鼓风是污水处理的重要工艺环节 ， 重点描述高速离心风机自控系统以及上位机软件对风机运行工况参数的监控实现。 关 键 词 曝气是污水好氧生物处理系统中一 个 重要 的工 艺过 程 ， 目前广 泛使 用鼓 风 曝气系统 ，由鼓风机提供经净化的空气， 通过管道系统送入生物池底部的专用微 孑 L 曝气器。提供微生物生化反应所需要 的溶解氧，同时保证污水的充分混合， 使活性污泥于悬浮状态，通过泥、水、 气三相的充分接触，保证活性污泥充分 利用水中的溶解氧来分解有机污染物和 含 N和 P的 营养 物， 因此 ，鼓风 曝 气 效 果 的好坏 极大 地影 响生 物处 理系 统 的效 率 。同时 ，曝气 又 是一 个耗 能 过程 ，一 般情 况 下曝 气 的能耗 要 占整个 处理 系统 能耗 的 4 0 5 0 ％左 右。 因此 ，鼓风机控 制 系 统需 控制 先进 ，节 能 高效， 能够满 足 不 同水质条件下对风量 的控制要求 。 海 口 白沙 门污 水 处 理厂 二期 采 用 A 2 0工艺，设计处理水量 2 0万m 3 ／ d ， 变化系数 i ． 3 ，采用 6台高速单级鼓风机 对生物 池进 行曝气 。四用 两备风 量2 0 0 m 3 ／ m i n 单 机 风 压0 ． 6 8 b a r 相 对压 力 ，鼓 风机 采用 定速 电机，进 出 口导叶位置在 O - 1 0 0 ％ 开度独立可调技术 ， 单 机风 量 可在 4 5～ 1 0 0 ％额 定流量 内调 节，从而实现风量 的控制，满足不同工 艺条件下对风量 的需求 。 1 ． 鼓风机控制组成系统图 L l L L L _ _ _ _ _ J 系统组成说明 就 地 控 制柜 安 装 P L C可编程 控 制 器及相关的控制回路，主要实现机组逻 辑 流程 控 制等 。采集 主 电机 、风机 、导 叶 调节 系 统、润滑 冷 却 系统、 放空 阀等 的 信号 ，根据 控制 逻辑 顺序 实 现机 组 的 手 自动 控制 ；控 制在 操作 屏上 完成 ，在 屏上显示风机组 的信 号状 态、运行参数 、 报 警信 息等 。 风机组离心机本体，包括电机， 压缩机 ，润滑冷却系统 ，导叶调节系统 ， 放空阀，信号检测传感器等部件。 2 1 0 中国机械 M a c h ln e C h in a 电机动力柜包括软启动器，塑壳 断路器 ，接触器 ，电量变送器等元器件， 是电机运行、保护的强电部位。 P L C及通讯网络控制的核心部件是 A B 公 司 S L C 5 ／ 0 4型号的 P L C ，D H 网络 用于 6台鼓风机 P L C之 间的通讯和数据 交 换，T C P ／ I P接 口工 业 以太 网接 口， 用于风机组与上位机的通讯。 A I 输入信号外接输入 4 - 2 0 m A的溶 解氧 D 0或 管网压力信 号。 单 台鼓 风机 的控 制 系统提 供 四种主 要功能 监测 并提 供鼓 风机 及其 附属 设备 的 状态参数 。 鼓风机及其附属设备的顺序控制。 鼓风机的自动或手动过程控制。 探测到喘振工况时自动停机。 单机运行控制步骤 风机组采用 A B 公司的 P L C控制，模 块化设计 ，完成 系统初始化 ，信号采集、 处理，系统控制，信息接收、发送，报 警信息处理等， 风 机 运行 风机 组根 据顺 序控 制 程 序，接到启动信号后，启动润滑油泵， 油 冷却 器，经 过一 段 时间延 时 后，检 测 润 滑油 的温 度和 压 力，达 到设 定值 后， 启 动主 电机 ，经过 设 定 的延时 时 间，鼓 风 机达 到 能够承 担 负载 ，进 出 口导 叶打 开 至最 小 启动位 置 ，放空 阀缓 慢关 闭 ， 喘振 监控程序开 始监控风机 的工作状态 。 启 动完 成 ，进 入 带载 工作 状态 ，进 出 口 导叶根 据控 制 方式 调整打 开， 向曝 气池 供气 。 2 ． 风机的风量控制方式有两种 采集 的模 拟量 信 号有 进 口导 叶位 置 ，出 口导 叶位置 ，高 速轴 叶轮 侧轴 承 温 度 ，进 口空气 温度 ，油 总管 压力 ，油 总 管温 度 ，出 口空 气压 力， 电机 电流 ， 高速轴 振 动，高 速轴 承 电机端 温度 ，主 电机三相绕组温度等。 风量的调节鼓风机风量的调节有 2 种方式，压力控制和导叶控制，通过操 作屏 上 的软键 切换 ，压力 控制 方 式，通 过键盘输入设定压力值，风机根据压力 需求 ， 自动控 制 导叶开 度和 启停 风机 组 的运 行，达 到所 需 的压力 值 。风 机 组 的 启停，判断条件是运行时间，运行时间 短的优先启动，运行时间长的优先停止 ， 此闭环控制，D O信号作为控制数据的基 本来源，由于受到 D O信号准确性，来水 浓度、水量 、温度及控制滞后性 的影响 ， 压 力控 制准 确 性并 不 明显，扰动 还造 成 有 时 风机 的频 繁切 换启停 ，对 设备 冲击 较 大 ，还造 成 能耗 的浪 费，因此 用 闭环 控制风机实现的难度很大。导叶控制方 式，由人工根据所需风量，增大或减小 导 叶开度 ，增减 风机 的 台数 ，在 污 水厂 处 理水量 基本 稳定 的情 况 下，人工 控制 是可靠的方法，在水质和鼓风 电耗控制 方面达到 比较好的效果。 3 ． 风机喘振控制 风 机 的流量 和 能头在 瞬 间 内发 生不 稳定 的周 期性 反复 变 化的现 象 ，称 为喘 振 ，喘 振有 时 是很 剧烈 的，将 造成 风机 叶轮的疲劳损坏及与管道系统损坏 。 喘 振探 测 回路 能够通 过监 测 出 口压 力信 号 的振荡 或波 动 判别 何 时发 生 喘振。探测 回路每 0 ． 5 S检测一次压力值 ， 并 比较 上 次的 压力 值 ，如果 在 3 0 S内压 差超过 l O O m b a r达到 3 次 ， 就判 断为喘振 ， P L C发出停机信号，停止风机运行 。 4 ． 风机组与 中控 的数据通讯 风机之间采用 D H 网络通讯， “ 无 主 控制 ””M a s t e r l e s s ”，在 1 风机 安 装 A B P L 以太网通讯模块 M V I 4 6 一 D F N T ， 通 过光 纤 以太 网接 入 厂 区环 网，用于 风 机 组与上 位机 的通 讯，通 过配 置 M V I 4 6 一 D F N T ， 跟厂 区自控系统在 同一 网段 ， 发送 、 接收 的数据包等 。 下面 ， 以常 用 的人机 界 面软 件组 态 王 为例 ，进行通讯设置 安 装 A B P L C通 讯 驱 动 程 序 R S L i n x C l a s s i c G a t e w a y 版 ，通 讯 成 功 后，在 R S W h o窗 口能读到 M V I 4 6 一 D F N T的 I P地址 。