克拉玛依石化工业园污水处理厂自控系统

史胜波，童 慧，王 钊，刘新民，杨天博

SHI Sheng-bo1,TONG Hui2,WANG Zhao2,LIU Xin-min2,YANG Tian-bo2

（1. 新疆克拉玛依石化工业园污水处理厂，克拉玛依 834003；2. 北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

本控制系统是为克拉玛依石化工业园污水处理厂设计的，该项工程是该地区环境保护的重点建设项目，主要负责处理石化工业园区工业企业排放的工业废水和生活污水，采用曝气生物滤池工艺，设计出水水质达到国家一级A排放标准，可回收利用。

1 自动控制系统的系统结构

为了保证石化工业园污水处理厂出水水质达到设计要求，同时提高运行过程中的安全性、可靠性和自动化水平，我们设计了一套基于计算机、PLC和高速工业以太环网的分层分布式控制系统，按照“集中监控，分散控制”的原则，将全厂控制系统分为就地站级（设备网）、现场PLC控制站级（控制网）和中央调度管理级（管理网）的三级控制网络。其中，PLC控制站与变电所控制室及综合楼控制室计算机之间的通讯采用高速工业以太环网结构，通讯速率为10MB/S。通讯网络采用开放式的结构及目前国际上主流的TCP/IP通讯协议，可以非常方便地与其他标准网络相兼容。

2 泵控运行方案

泵控运行方案主要运用在污水厂项目中的进水泵系统、应急泵系统、回流泵系统、排水泵系统中。泵控运行方案是通过对泵组进行起停控制（如控制设备为变频泵需根据液位对泵的频率进行调整）以实现池中液位恒定，从而最终实现泵控系统自动稳定运行。

要实现泵控运行方案，需完成以下功能：

1）通过分段液位控制方式实现泵组自动启停。

假设泵控系统有2台泵，需设置4个分段液位参数。（按液位从低到高排列顺序为：1切0，0切1，2切1，1切2。注：1切0代表实际液位如果低于此设定液位值，运行泵数由1台变成0台；0切1代表实际液位如果高于此设定液位值，运行泵数由0台运行泵变成1台；2切1代表实际液位如果低于此设定液位值，运行泵数由2台减少为1台；1切2代表实际液位如果高于此设定液位值，运行泵数由1台运行泵变成2台）。这样通过实际液位值所处的液位段和设定值比较，判断理论所启动的泵数。通过理论泵数和实际泵数进行比较，对泵进行启、停控制。当理论泵数〉实际泵数时，增加运行泵数直到实际泵数增到和理论泵数相同；当理论泵数〈实际泵数时，减少运行泵数直到实际泵数减到和理论泵数相同。

2）在起停泵组时需遵守均衡原则。

在控制系统中泵组采用备用原则，且绝大多数情况下不会出现满载情况，所以在系统自动运行过程中需遵照启、停泵的原则，以保证泵的相对均衡运行。当系统理论泵数〉实际泵数时，需要筛选出“具备自动正常停止状态”、“累计运行时间最短”的泵组，并对其进行启动；当系统理论泵数〈实际泵数时，需要筛选出“具备自动正常停止状态”、“累计运行时间最长”的泵组，并对其进行停止。

3）根据工艺要求，需对泵、阀进行联动启停。

由于本系统的泵组是由泵和阀门组成的，所以要启、停泵组必须对泵、阀进行顺序操作。根据泵的不同类型，实行不同的顺序控制。当运行泵为潜污泵时，启动泵组应先开阀、延时开泵；停止泵组应先关泵、延时关阀。当运行泵为离心泵时，启动泵组应先开泵、延时开阀；停止泵组应先关阀、延时关泵。

4）系统自动运行过程中单台泵组出现故障状态时，系统能够完成自动切泵功能。

当运行泵组出现非正常情况时，立即停止该泵组并启动新泵组。在切泵过程中，系统能够稳定运行而不受故障影响。

5）当系统有一个或多个变频泵组时，除完成上述功能外，应对变频泵进行特殊控制。

泵组开始运行时，要先筛选出1台“具备正常停止状态”、“累计运行时间最短”的变频泵并对其进行启动。在系统运行过程中，变频泵根据

3 控制系统的可靠性与先进性

本控制系统能在严格的工业环境下长期、稳定的运行。系统组件的设计符合真正的工业等级，满足国内、国际的安全标准。同时系统设计具有易配置、易接线、易维护、隔离性好、结构坚固、抗腐蚀、适应较宽的温度变化范围，能够承受工业环境的严格要求。

本控制系统具有自诊断功能，可以在运行中诊断出系统的部件是否出现故障，并在监控软件中及时、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点以及相关信息。在系统发生故障后，I/O的状态返回到系统根据工艺要求预设置的状态上。

本控制系统具有良好的通讯性能和扩展性、兼容性。在关键部件如主机、电源及通讯网络上均可进行扩展。

4 结束语

石化工业园污水处理厂自动化控制系统的成功应用，较好地解决了曝气生物滤池工艺设备的复杂控制，使污水处理实现了全自动化。提高了生产效率，减轻了操作人员的工作强度，在环境保护中，发挥了重要作用。取得了良好的经济效益和社会效益。

[1] GE公司. PLC 用户.

[2] 严道岸.水工艺与工程[M].化学工业出版社,2002.