《水处理运行与管理》课件 7.3.1给水自动控制系统

项目七水处理厂（站）电气仪表及自动控制系统运行与管理

任务三自动控制系统运行与管理知识点1给水自动控制系统主要内容

给水厂的自动控制系统、自动控制模式、自动控制系统运行与管理。

具体列举了进水泵控制；混凝剂投注、投氯的自动控制；沉淀池的自动排泥；滤池的恒水位控制及自动反冲洗；水厂自动控制管理的一般规定。给水自动控制系统自动控制系统的功能：1）显示功能2）控制操作功能3）数据库管理功能4）数据处理功能5）报警功能6）打印功能

一、给水自动控制系统1.自动控制系统二、自动控制模式目前常见的三种自动控制系统模式：1）SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition)即数据采集与监控系统2）DCS(DistributedControlSystem)即集散控制系统3）PLC+PC(ProgrammableLogicController&PersonalComputer)即可编程控制器和计算机系统。给水自动控制系统1)水厂SCADA系统SCADA系统主要用于监控整个城市供水系统的运行情况SCADA系统由一个主控站（MTU）和若干个远程终端站（RTU）组成。SCADA系统结构框图给水自动控制系统水厂供水调度SCADA系统的功能：a.数据的实时监测与处理功能；b.图形处理功能；c.自动报表生成功能；d.历史档案数据存储功能；e.多方式的通讯功能；f.自动超限报警功能；g.输出打印功能。给水自动控制系统SCADA系统的基本特点：a.组网范围大，联网通讯功能强，可实现一个城市或较大地区的监测和控制。b.系统分为主控机（MTU）和远程终端机（RTU）两部分，RTU的控制较固定，处理能力较小。c.系统实时性较低，对大规模和复杂的控制较为困难。d.MTU或RTU通过通讯接口进行协议变换后可与其他网络连接，可以组成较大、较复杂的通讯网络。给水自动控制系统SCADA系统的应用领域很广泛，尤其适用于地理环境恶劣、无人值守的环境下进行远程控制，主要用于管网测控。SCADA系统适用范围：给水自动控制系统2)

DCS系统集散系统（DCS）又称分布式控制系统，以集中操作为主，分散控制为辅。结构：从功能上可以分为：四个层次，分别是现场控制级；过程装置控制级；车间操作管理级；全厂优化和调度管理级。给水自动控制系统现场控制级，主要功能是采集数据，并将数据传输到监控计算机。过程控制和管理级，过程控制级是DCS系统的核心部分，生产工艺的调节都是靠它实现。过程管理级，DCS的人机接口装置，操作员跟DCS交换信息的平台，可根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值，调整控制信号、操纵现场设备，以实现生产过程的控制。经营管理级，是全厂自动控制系统的最高一层，只有大规模的DCS系统才具备这一级，它所面向的使用者是厂长、经理、总工程师等行政管理或运行管理人员。给水自动控制系统

水厂DCS系统所采用的结构一般为：IPC（工业级PC）+PLC+SLC(小PLC)。给水自动控制系统a.整个水厂DCS系统进行组态管理，系统监控；b.实时监测、显示、处理、控制各PLC子站的状态、通信、

数据和信息；c.报警处理和报表打印；d.动态数据库和历史数据库管理；e.实现与上级SCADA系统以及水厂MIS系统的通信和数据交换。中控室DCS工作站的功能：给水自动控制系统a.采用分级分布式控制。系统按不同功能组成分级分布子系统，各子系统执行自己的控制程序，处理现场输入输出信息。b.在物理上实现了真正的分散控制，使整个系统的危险性分散，系统可靠性较高。c.较好的扩展能力，借助网络技术，可以完成纵向和横向通讯及向高层的管理机通讯。d.系统的软硬件资源丰富，可以适应各种特殊要求。e.响应时间短，实时性较好。f.应用软件的编程工作量较大，开发周期较长，对开发和维护人员要求较高。DCS系统的基本特点：给水自动控制系统DCS系统侧重于模拟量多，闭环控制多，连续性生产过程的控制。DCS系统适用范围：给水自动控制系统3)PLC+PC系统可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心的高度模块化的机电一体化装置，主要由中央处理器、存储器、输入和输出接口电路及电源四部分组成。PLC+PC系统结构框图给水自动控制系统a.可靠性高，抗干扰能力强。b.可实现三电一体化。PLC将电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）、计算机集于一体，可以灵活方便地组合成各种不同规模和要求的控制系统。c.操作简单、编程方便、维修方便。d.体积小，重量轻，功耗低，价格比DCS系统低。PLC+PC系统的优点：PLC+PC系统适用范围：PLC+PC系统用于小型而且控制点比较集中的控制系统，在国内水厂自动控制中得到最广泛的应用。给水自动控制系统三、给水自动控制系统的运行与管理

自动化系统的控制功能有很多，常规控制功能包括取水、预处理、药剂制备与投加、混凝、沉淀、过滤、深度处理、出水、排泥水处理等。1、进水泵房控制站

进水泵房控制站设在进水泵房，监控范围包括：进水管道阀门、进水泵房、配电间等构筑物的设备及仪表。该控制站主要是通过变频泵的调节保证恒水位运行，低水位停泵。给水自动控制系统给水自动控制系统送水泵房自动控制系统图片进水泵房自动控制系统图片2、混凝剂投注、投氯的自动控制

混凝剂自动加注时应确定一个最佳加注率，采用计量泵（配变频调速器）投加，变频器运行频率由流量信号控制，一般采用2套计量泵，一用一备，出现故障时，PLC系统会自动切换。投矾系统的矾液取自贮矾池，池中装有液位计，可监测矾液高度，同时通过装在贮矾池的搅拌机定时搅拌。贮矾池岀矾管线上均装有电动球阀，通过手/自动转换开关进行操作，也可根据贮矾池液位PLC系统自动选择，切换工作池。给水自动控制系统混凝剂自动加注时应注意的问题：1）运行操作人员应观察并记录反应池矾花生长情况，并与以往记录相比较。如发现异常应及时分析原因，并采取对策。2）运行管理人员应加强对入流水质的检验。3）定期标定加药计量设施，以保证计量准确。4）定期检验原水水质，保证投药量适应水质变化。5）定期清洗加药设备，保持清洁卫生。6）应经常观察混合、反应、排泥或投药设备的运行状况，及时维护，发生故障及时更换保修。7）交接班时要交代清楚储药池、投药池浓度。8）经常检查投药管路，防止管道堵塞或断裂。9）做好分析测量与记录。给水自动控制系统投率分为前加氯和后加氯。

前加氯采用原水流量比例自动投加，即根据流量的变化，按比例控制加氯量，比例系数的设定根据前加氯量的多少而定，该参数在就地加氯控制面板或上位机电脑上由操作人员根据需要改变设定值，保证定期杀藻；后加氯采用流量与余氯信号双因子控制投加。加氯控制器根据原水流量进行比例控制，同时根据投氯后的余氯与加氯控制器设定的余氯进行PID控制，达到保证出厂水余氯指标合格的要求。给水自动控制系统投氯过程应注意的问题：1）实际运行管理过程中，应经常测定入流水的大肠菌群数，并根据消毒后出水的要求确定控制好加氯量。2）氯瓶在运输过程中应注意以下几点：应有专业人员专用车辆运输；应轻装轻卸，并严禁堆放；氯瓶不得与氢、氧、乙炔、氨及其他液化气体通车装运。3）氯瓶在使用时应注意以下事项：氯瓶开启前，应先检查氯瓶的放置位置是否正确，然后试开氯瓶总阀。氯瓶在使用过程中，应经常用自来水冲淋，以防止瓶壳由于降温而结霜。氯瓶使用完毕后，应保证留有0.05MPa~0.1MPa的余压。4）做好记录与分析。给水自动控制系统给水自动控制系统混凝剂自动投注控制系统图片自动加氯控制系统图片3、沉淀池的自动排泥

给水厂多采用平流式沉淀池，池底沉泥不是均匀分布，排泥机必须变速行走。现在的平流池排泥机多为有级调速运行，利用平流池上设置的几个行程开关来控制运行速度。

排泥车的行走电机可采用变频器控制，通过变频器控制排泥机的行走速度。即在排泥机轮子上安装接近开关，轮子走一圈PLC计数一个脉冲，排泥机行走距离的测量通过计算轮的脉冲数来完成。当达到某个设定的脉冲数时，PLC用事先设定的对应频率来调整排泥机变频器的运行频率。给水自动控制系统给水自动控制系统沉淀池自动控制系统图片4、滤池的恒水位控制及自动反冲洗滤池的恒水位过滤控制是根据液位仪反应的对应滤格水位的变化，通过调节滤池出水调节阀开启度，达到使该格滤池内水位恒定，从而保证正常的滤速和过滤效果。滤池的水位调节方法，是控制滤池出水阀门的开启大小来实现。给水自动控制系统

滤格恒水位过滤由安装在滤池的PLC控制器进行控制。依据水池中水位的变化调节清水出水阀的开启度来实现等速的恒水位过滤。系统根据所接受到的水位信号输送到PLC控制器，PLC控制器把液位信号与液位设定值进行比较处理后，送出一定的电流信号控制清水阀开启度，当水位信号高于设定的恒水位时，开大出水阀；当水位信号低于设定的恒水位时，关小出水阀；当水位信号等于恒水位时，保持出水阀开启度不变。

滤格水位的控制是一个典型的PID闭环控制系统。给水自动控制系统

滤池反冲洗依靠周期及水头损失两个参数来启动，但水头损失启动反冲洗的机会很少，而且由于水头损失压力计经过长期运行产生零漂，如果不及时校准，其数据往往不可靠。

当达到反冲洗条件或人为强制反冲时，每组滤池就地控制柜向主站发出反冲洗请求，主PLC对需要反冲洗滤组进行排序，采用先进先出的堆栈式管理，在满足反冲洗条件后，调整首先要反冲的滤组的阀门状态，待水位降到一定高度后，启动鼓风机，进行气洗，按约定时间气洗结束后，开启反冲泵进行气水联洗，联洗结束后，关闭鼓风机，再开启一台反冲洗水泵进行水洗，水洗结束后，恢复本组滤池的正常滤水状态，进行下一组反冲洗。

所有反冲结束后，进入正常的恒水位滤水工作周期。给