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        集散控制系統(tǒng)在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2018-12-13 01:49:52付俊彥
        中小企業(yè)管理與科技 2018年33期
        關(guān)鍵詞:工藝功能過(guò)程

        付俊彥

        (湖北君集水處理有限公司,武漢 430065)

        1 工程簡(jiǎn)介

        本工程為北京首創(chuàng)股份有限公司承建的嵊新污水處理廠一期提標(biāo)工程,日處理規(guī)模為15萬(wàn)噸,采用粉末活性炭工藝,實(shí)現(xiàn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)提升到地表IV類排放標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)總裝機(jī)容量3600kVA,高壓配電采用10kV雙電源回路。

        控制水平:滿足工藝要求的電氣供電和控制系統(tǒng)(冗余和熱備份)。整個(gè)電氣系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和全自動(dòng)控制(可切換),要求通過(guò)集散控制系統(tǒng)和上位計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制,實(shí)現(xiàn)整個(gè)項(xiàng)目的穩(wěn)定、不間斷和安全的運(yùn)行,達(dá)到排放達(dá)標(biāo)[1]。

        系統(tǒng)范圍:該項(xiàng)目的電氣設(shè)備、控制儀表、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)和控制閥門等工藝對(duì)象。

        2 污水處理系統(tǒng)總要求

        建設(shè)規(guī)模:15萬(wàn)噸/日;

        出水水質(zhì)指標(biāo):COD(mg/l)小于50;氨氮(mg/l):小于1.5;pH值:6~9;總磷(mg/l)小于0.3;

        供水方式:連續(xù)供水;

        控制方式:全自動(dòng)控制。

        3 工藝流程說(shuō)明

        原水,經(jīng)過(guò)提升泵,到細(xì)格柵,到旋流沉砂池,到勻質(zhì)池,到水解酸化池,到初沉池,到氧化溝,到二沉池,到混凝沉淀池,到一級(jí)提升泵房,到一級(jí)過(guò)濾系統(tǒng),到二級(jí)提升泵房,到二級(jí)過(guò)濾系統(tǒng),到紫外線消毒,最后排放。其中初沉池和二沉池的污泥,進(jìn)入污泥脫水系統(tǒng)。

        4 控制系統(tǒng)概述

        4.1 集散控制系統(tǒng)的介紹

        4.1.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

        集散控制系統(tǒng)是以微型處理器為設(shè)計(jì)基礎(chǔ),采用控制的功能比較分散、顯示操作很集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則,是一種先進(jìn)的儀表控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)通常簡(jiǎn)稱DCS,也可直譯為“分散控制系統(tǒng)”或者“分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”[2]。

        它的基本設(shè)計(jì)思想是采用控制分散、操作和管理集中,采用多層的分級(jí)、合作上自治的結(jié)構(gòu)形式。其主要特征有集中管理和分散控制。目前DCS在電力、冶金、石化、環(huán)保等各行各業(yè)都獲得了比較廣泛的應(yīng)用。

        4.1.2 系統(tǒng)組成

        ①過(guò)程控制單元,又可以簡(jiǎn)稱為基本控制器或者閉環(huán)控制站,它是集散控制系統(tǒng)的核心部分,主要完成算式的運(yùn)算功能、順序邏輯功能、連續(xù)控制功能、過(guò)程輸入輸出功能、數(shù)據(jù)處理功能報(bào)警的檢查功能、通信功能等。此控制單元在各種集散系統(tǒng)中差異較大、控制通路2~64個(gè),固有算法7~212種,類型有比例積分控制、選擇性的控制、非線性增益、位式控制、多項(xiàng)式系數(shù)、函數(shù)計(jì)算、史密斯預(yù)估。工作周期為0.1~2s。

        ②過(guò)程輸入/輸出接口,主要是直接與生產(chǎn)過(guò)程相連接,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程變量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并完成數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理,同時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)加工,還可以為操作站提供數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程變量和狀態(tài)監(jiān)測(cè)、打印,實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)監(jiān)視,或者為控制回路運(yùn)算提供輔助數(shù)據(jù)和信息。

        ③操作員站,操作人員過(guò)程監(jiān)視、過(guò)程控制操作的設(shè)備。操作員站提供比較好的人機(jī)交互操作界面,用來(lái)實(shí)現(xiàn)集中顯示、集中操作和集中管理等相關(guān)功能。有的操作員站同時(shí)可以進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)的部分或全部上作,同時(shí)兼具工程師站的功能。

        ④高速數(shù)據(jù)通路,又稱作高速通信總線、大道、公路,是一種具有高速通信能力的信息總線系統(tǒng),一般會(huì)采用雙絞線、同軸電纜或者光導(dǎo)纖維組成。為了實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)各站之間數(shù)據(jù)的及時(shí)傳送,通信系統(tǒng)采用最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),同時(shí)遵循嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。

        ⑤管理計(jì)算機(jī),集散控制系統(tǒng)的主機(jī)系統(tǒng),一般稱它為上位機(jī)系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)主要用于監(jiān)視全系統(tǒng)的各單位,管理全系統(tǒng)的所有相關(guān)信息,具備進(jìn)行大型復(fù)雜運(yùn)算的能力以及對(duì)輸入、輸出等控制功能,用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制和全廠的優(yōu)化管理。

        4.1.3 主要廠家

        國(guó)內(nèi)的主要供應(yīng)商有:上海新華,杭州優(yōu)穩(wěn),和利時(shí),浙江威盛,自儀股份、國(guó)電智深,上海華文,上海樂(lè)華,正泰中自等。

        國(guó)外的主要經(jīng)銷商有:西屋公司、艾默生、西門子、霍尼韋爾、橫河、羅克韋爾、FISHER-ROSEMOUNT公司等。

        4.2 TDC9200集散控制系統(tǒng)的介紹和選型

        4.2.1 系統(tǒng)的介紹

        SunyTDCS9200采用最新的電子技術(shù)、儀表技術(shù)、最優(yōu)控制理論,吸取多種控制系統(tǒng)的長(zhǎng)處,是集成綜合了智能控制儀表、多功能控制器、順序邏輯控制器、PLC功能的集散控制系統(tǒng)[3]。具有控制策略先進(jìn)、圖形操作界面完美和在線實(shí)時(shí)組態(tài)工具多樣化;實(shí)現(xiàn)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)視、記錄、操作、管理,及其連續(xù)的控制、邏輯系統(tǒng)控制、順序邏輯控制的綜合;是一種實(shí)現(xiàn)多行業(yè)復(fù)雜多樣工業(yè)自動(dòng)化構(gòu)想的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。適用于國(guó)內(nèi)企業(yè)組建控制系統(tǒng)和對(duì)現(xiàn)有控制設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造,如工業(yè)窯設(shè)備、水處理設(shè)備、反應(yīng)器設(shè)備、電加熱爐、發(fā)酵儲(chǔ)罐、食品加工機(jī)械、蒸發(fā)器、造紙相關(guān)設(shè)備,以及中小型工業(yè)鍋爐等類似控制要求的工業(yè)設(shè)備或工業(yè)過(guò)程。

        4.2.2 系統(tǒng)的選型

        表1

        4.3 TDC9200集散控制系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用

        4.3.1 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

        圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

        本系統(tǒng)采用正泰中自工業(yè)控制應(yīng)用軟件V8.0(2048點(diǎn)開(kāi)發(fā)運(yùn)行版)、控制模板、單路全隔離萬(wàn)能AI模塊、32路集成型開(kāi)關(guān)量輸入輸出混合模板、電源組件、總線底板、SNET交換機(jī)等軟硬件相關(guān)產(chǎn)品組成。

        4.3.2 系統(tǒng)的監(jiān)控畫面

        15萬(wàn)噸污水處理項(xiàng)目主要由下列五部分組成:

        系統(tǒng)登錄畫面:用于操作員登錄、進(jìn)入系統(tǒng)操作。

        流程畫面:工藝主流程界面(如圖2)。

        歷史趨勢(shì)畫面:用于查詢歷史曲線。

        歷史報(bào)警畫面:用于查詢報(bào)警記錄。

        歷史報(bào)表:系統(tǒng)運(yùn)行記錄日?qǐng)?bào)表。

        圖2 工藝主流程界面圖

        5 應(yīng)用效果

        該項(xiàng)目投運(yùn)一年來(lái),電氣和自控系統(tǒng)部分運(yùn)行穩(wěn)定可靠,電氣參數(shù)和工藝參數(shù)均達(dá)到了設(shè)計(jì)的技術(shù)要求,得到了監(jiān)理方和北京首創(chuàng)的一致好評(píng),此項(xiàng)目被甲方評(píng)為優(yōu)質(zhì)工程。

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