2022年现代自来水厂自动化控制系统研究报告方案与实现.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用现代自来水厂自动化掌握系统地争论与实现姓名:王鼎顺第1 章绪论1.1 水厂自控系统简介1.1.1 水厂制水工艺流程各个水厂依据实际情形 , 其工艺流程千差万别 , 设备有增有减 , 但基本地流程相像 , 如图 1.1 所示 . 图中主要分为以下几个工艺过程:1)取水:通过多台大型离心泵将江、河、地表等处地水抽入净水厂 . 2)药剂地制备与投加:按工艺要求制备合适地混凝剂 达到混凝和消毒地目地 . , 并投入混凝剂及氯气 ,3)混凝:包括混合与絮凝 , 即源水投入混凝剂后进行反应 地污泥 . , 并排出反应后沉淀4)平流
2、沉淀:与混凝剂反应后地水低速流过平流沉淀池 并排出沉淀地污泥 . , 以便悬浮颗粒沉淀 ,5)过滤沉淀:水通过颗粒介质石英砂)以去除其中悬浮杂质使水澄清, 并定时反冲洗石英砂 . 模式 ., 能够第 1 页,共 11 页采纳 PLC+IPC 系统地水厂自动化掌握设计一般采纳多主站加多从站结构- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理仅限学习使用, ,较好地满意国内水厂自动化地监控、爱护要求. 掌握点分布在水厂内不同位置置采纳就近掌握原就 , 在设备集中区分别设置不同地PLC 站对该区域设备进行监控再通过通讯网络 , 各PLC 站之间进行数据通讯 ,
3、 实现整个水厂地自动化掌握 . 在控制单元内 , PLC 站实现对该单元内设备地自动掌握. 这样地优点是使掌握系统更加牢靠 , 当某一掌握单元发生故障时不会严峻影响其它单元地自动运行 , 同时由于单元内掌握设备、检测外表就近相连 , 削减了布线成本 .一般依据土建设计 , 将水厂自动化掌握系统按设备位置情形及功能进行组织 , 分为如下一些掌握站点 . 1)中心掌握室站点:对整个系统进行监控和调度, 同时留有四遥 遥测、遥信、遥调、遥控)系统接口, 与上层治理系统进行通讯 . 2)配电室掌握站点:对高压及低压配电系统进行监控. 3)取水泵房掌握站点:取水泵、真空泵、潜污泵及轴流风机等进行监控4)
4、送水泵房掌握站点:对送水泵、潜污泵等进行监控. 5)格栅配水池掌握站点:对快开排泥阀、格栅液位、格栅除污机、螺旋输送 机等进行监控 . 6)反应沉淀池掌握站点:对快开排泥阀、刮泥机进行监控 . 7)滤池公共部分掌握站点:对反冲洗公共部分 相关阀门)进行监控 . 8)滤池掌握站点:依据单格滤池数量进行配置备进行监控 . 反冲洗泵、鼓风机、干燥机及 , 每格滤池一个 , 对单个滤池设9)加矾掌握站点:对加矾、自动配矾系统进行监控 . 10)加氯掌握站点:对加氯系统进行监控 . 在实际工程当中 , 当掌握站点较近时 , 可以将某些站点合在一起 , 依据功能及掌握规模大小 , 有些站点可以设为从站或远
5、程站点 . 例如长沙榔梨水厂自控系统中 , 根据实际情形 , 依据功能分为 5 大块:即取水泵房掌握系统, 加矾、加氯和格栅配水掌握系统 , 滤池及反冲洗设备掌握系统 , 送水泵及设备掌握系统 , 中心掌握室等 .1.2 我国自来水厂自动掌握地现状我国自来水厂地自动化工作起步较晚, 但进展很快 . 从六十岁月简洁地水位自动掌握进展到七十岁月采纳热工外表和集中巡检装置 , 八十岁月以后随着国家工业水平地整体提高 , 使水厂进入了大规模地进展岁月, 特殊是随着外资地引入 , 大量国外先进地自动化掌握技术与设备进入我国 , 建成了一批全引进地水厂 , 使我国水厂自动化进程大大加快, 自动化水平也快速
6、提高 .由于历史和现实地缘由 , 我国水厂自动化地总体进展水平仍不高 , 进展也不平稳 .大中城市水厂 , 特殊是发达地区大型水厂地自动化程度很高, 而小城市和城镇水厂, 特殊是落后地区小型水厂地自动化程度较低 , 甚至仍是空白 . 在一些已实现自动化地水厂中 , 虽然自动化系统和设备与其他行业 , 如化工、电力等相比并不差 ,甚至更先进 , 但是, 其功能并未充分发挥出来 . 有地自控系统从未运行过 , 始终处于闲置状态;有地运行一段时间后变为了手动 , 甚至处于瘫痪状态 , 造成了自动化系统和设备地极大铺张 .国内实现水厂自动化掌握地方法主要是新建和扩建工程. 大型水厂建设工程依靠引进外资
7、和全套技术设备, 水厂工艺自动化水平高 , 但设备和掌握系统投资很大.中小水厂自动化地设计、工程服务以国内为主 进国外产品为主 , 在设备选型及工程服务上实行, 但系统中关键技术和设备仍以引“土洋结合 ”地方法 . 这种 “土洋结名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用合”地方法不但大大降低了水厂在自控系统中地投资 地本地化 , 有利于该行业地长远进展 .1.3 现代自来水厂自控系统地主要内容, 而且实现了工程售后服务我国水厂自动化掌握系统地进展过程可分为三个阶段:第一阶段是分散掌握阶段, 该时
8、期水厂各部分分别进行自动掌握, 各独立系统互不相关;其次阶段是水厂综合自动化阶段 , 在该时期整个水厂作为一个综合自动化掌握系统进行生产 ,同时各个独立子系统又可以独立工作 , 该系统共享整个水厂地信息 , 同时又有分散掌握地牢靠性 . 现阶段大部分水厂处于此阶段;第三阶段是供水系统地综合自动化阶段 , 该阶段要求在一个区域地供水企业共享信息, 实现整个城市或地区供水系统地自动掌握 . 目前我国地中小型水厂大部分处于第一或其次阶段 , 只有很少大型水厂达到了第三阶段 . 在国外 , 如加拿大、美国等发达国家基本实现了供水系统地全自动化 , 而且开头进行分质供水 , 同时对水厂内部地自控系统也在
9、不断地进行改进和提高 .当前水厂采纳地自动掌握系统地结构形式, 从自控地角度可以划分为数据采集与监视掌握系统系统 、IPC+PLCIndustrial PersonalComputer & Programmable Logic Controller)系统 , 即工业个人运算机与 可编程逻 辑掌握器构成地系统等 . SCADA 系统组网范畴大 , 通讯方式敏捷 , 但实时性较低 , 对大规模和复杂地掌握,实现较为困难 . DCS 系统就采纳分级分布式掌握, 在物理上实现了真正地分散控制, 且实时性较好 , 但应用软件地编程工作量较大, 对开发和爱护人员要求较高开发周期较长 . IPC+PLC 系
10、统既可实现分级分布掌握 制. 而且 PLC 本身牢靠性高 , 组网、编程和爱护很便利 配置和调整又特别敏捷 , 可与工业现场信号直接相连, 又可实现集中治理分散控 , 开发周期很短 , 系统内地 , 易于实现机电一体化 . 因此, IPC+PLC 系统成为了当今水厂自动掌握系统地主要结构形式 .综合分析国际和国内水厂进展地各个阶段地特点以及现有地水厂自动掌握系统可知 , 自来水厂主要地掌握技术与核心组成基本相同 , 主要有水质检测技术、水处理掌握技术、变频节能技术与综合自动化系统四个方面, 可用图 1.2 描述.名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 -
11、- - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1.3.1 水质检测技术水处理中地自动检测技术, 即水质检测技术是保证供水和排水水质地重要手段,也是指导水处理工艺运行过程地重要依据, 随着自动化技术、机械制造技术等方面地进展 , 显现了越来越多地新型自动化检测外表 .目前使用地水处理自动化外表包括流量、水位、温度、压力外表以及水质测量 分析外表 , 如pH测量仪、流淌电流检测仪、漏氯报警仪、余氯分析仪、高低浊 度在线检测仪等 . 在流量测量方面 , 除了传统地电磁流量计外 , 仍显现了大量非接 触式外表 .水位测量外表是水处理中另一类使用广泛地检测外表, 滤池、清水池、格栅配水井、配
12、矾等处都要用到 , 主要有差压式、静压式、吹气式、浮子式、静电电容 式、以及超声波等类型 .检测外表是实现水厂自动化地基础, 在日本等发达国家不仅大面积使用现有成熟外表外 , 仍不断开发出新地检测外表并进展相关地检测技术 , 不断扩大检测范畴 ,提高检测精度 .1.3.2 水处理掌握技术随着电子技术、运算机技术以及光电技术等相关学科地进展 , 近十年来工业自动化在各个方面都发生了深刻地变化, 包括自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等底层设备 , 以及自动回路调剂器、自动掌握单元、各种大小型装置掌握系统乃至综合优化调度系统等 . 有关掌握系统地争论和应用也始终
13、是现代工业生产地重点工作之一 , 并且已经在掌握理论和自动掌握系统水平方面都发生了极大地变化 术地进展变化 . 表1.1 给出了近三十年来水厂自控技名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用随着水处理技术地不断进展, 对于水质指标地掌握与水处理效率地要求也在不断提高 . 新工艺、新设备地广泛应用一方面提高了水处理才能 , 另一方面也对整个系统地掌握、和谐提出了更加严格复杂地要求. 常规掌握手段已经成为水处理行业中地薄弱环节之一 , 需要在现有工业自动化已经取得地成果基础上争论、设 计、投用适合于水
14、处理行业地先进掌握系统 .由于水处理系统 特殊是混凝投药和加氯掌握过程)是一个大迟滞、非线性、时 变地复杂系统 , 系统建模困难 , 很难掌握好 . 因此各种先进地掌握算法不断提了出来. 文献就设计了一种基于图像处理地自动加矾系统 经网络、模糊掌握、遗传算法等来进行加矾或加氯掌握 果., 文献就采纳智能掌握 , 如神 , 亦取得了较好地掌握效虽然各种先进地掌握理论和算法不断被提了出来 , 但是在实际地应用过程中 , 尤其是中小型水厂自动化掌握系统中 , 经典地掌握理论仍有着广泛地应用空间 .因此本文在争论水厂自动掌握理论方面 , 侧重于经典掌握理论及其应用 . 1.3.3 变频节能技术在水处理
15、行业中 , 普遍存在着用水量变化较大地问题 , 在不同地季节、不同地时段, 用户用水地需求量有很大地差别 , 存在着明显地用水高峰特点 , 因此水处理厂供水系统地给水压力需要随用户地用水需求量变化而变化. 在低峰时 , 假如水泵机组按高峰期地用水量运行 , 虽可通过调剂阀门来满意用水需求 , 但供水能量损耗大 , 而且仍会影响机组地正常运行 . 因此 , 依据用水需求自动掌握水泵机组运行 ,且实现节能 , 是水厂自动化技术地一项重要内容 .变频调速是一项有效地节能降耗技术 用水量变化而铺张地电能全部节约下来, 其节电效率很高 , 几乎能将因设计冗余和 . 变频调速掌握技术 , 是指以变频调整原
16、理为基础 , 在保证供水牢靠性地前提下, 依据供水系统用水量地变化情形, 自动调整水泵工况 , 使之始终尽可能地在高效区间内运行, 以达到降低能耗、提高效率地目地 . 这一技术是比较科学 , 牢靠性较高地一种调剂水泵工况地方式., 并降它具有调速精度高、功率因数高等特点, 使用它可以提高产品质量、产量低物料和设备地损耗 , 同时也能削减机械磨损和噪音 产工艺要求 ., 改善车间劳动条件 , 满意生名师归纳总结 变频器是一种以变频调速技术为基础通过转变频率来调整电机转速地工业装置.,第 5 页,共 11 页作为一种先进地调速装置, 变频器不但调速范畴广、牢靠性高、操作与爱护便利而且节电成效明显
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