全康環(huán)保:對于污水廠來說，引入合理的自控系統(tǒng)能夠提升工藝管理的精度，降低運行員工的勞動強度上都有很廣泛的應(yīng)用，但是很多自控系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用層面存在一些脫節(jié)，設(shè)計人員對污水廠的實際應(yīng)用的認知不足，不知道如何把自動控制的優(yōu)勢應(yīng)用到實際工藝管理中，導(dǎo)致自控系統(tǒng)的實際應(yīng)用的效果并不是很好。在這一篇中，將從污水廠的實際工藝應(yīng)用來探討污水廠的自控系統(tǒng)的布局和設(shè)計思路。

自動控制系統(tǒng)相對于人工管理來說，具有非常多的優(yōu)勢，在污水廠中，如何提升自控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，這需要污水廠的工藝工程師和自控工程師之間的深度交流，圍繞具體每一個污水廠提出不同的控制要求，來實現(xiàn)自控運行。為了讓更多的污水運行者了解自控系統(tǒng)，這一期開始和大家簡單探討下污水廠的自控的點位和思路，也希望更多的自控工程師，工藝工程師參與討論。

我們以預(yù)處理段的自動控制系統(tǒng)來和大家簡單說明下自控系統(tǒng)和工藝運行的結(jié)合，預(yù)處理段的工藝運行主要是以污水提升到一定的高度，同時去除污水中的固體懸浮物為主要運行目標(biāo)的，在這樣的運行目標(biāo)下，自動控制系統(tǒng)應(yīng)該如何更好的提升運行管理呢？下面分別就這兩點和大家共同探討一下：

（一）污水提升。我們先來分析下污水提升過程的一些特點。城鎮(zhèn)污水的水量受到居民生活習(xí)慣的影響較大，水量呈現(xiàn)周期的波動性變化，這種變化反映到污水廠內(nèi)就是在污水提升泵坑內(nèi)的液位在不斷的周期性的變化中，這就是污水提升泵的運行特點；其次污水提升是把城市污水從深埋在地下的管網(wǎng)提升到一定高度，從而使污水在廠內(nèi)流程是一個重力流的過程，由于對污水增加了勢能，在污水廠的運行中，這個過程是一個高能耗的過程。

在確定這兩點以后，自控系統(tǒng)的設(shè)計就要圍繞這兩點進行，首先是要考慮污水提升泵的運行特點，水量不會恒定，但是需要確定一個恒定的量來實現(xiàn)水泵的自動運行，那就是恒定的液位，一般來說，污水廠承擔(dān)城市排水管網(wǎng)內(nèi)的污水提升排放的重要功能，污水廠需要保持恒定的低液位才能使城市管網(wǎng)內(nèi)的污水不至于淤積溢出路面，因此在污水提升泵的控制設(shè)計思路上，首先確定的就是恒液位運行的自動控制系統(tǒng)，也就是自控工程師所說的定值控制，也就是通過計算機內(nèi)設(shè)定的界限數(shù)值來控制水泵的啟停運行等，使污水提升泵內(nèi)的液位總保持在一定的數(shù)值上，整體思路相對來說是一個較為簡單的控制。但是結(jié)合到運行實際，我們需要考慮的設(shè)計問題就更多一些，分別是：

（1）液位的檢測，在污水提升泵坑內(nèi)設(shè)置檢測液位的儀表，并把檢測數(shù)值傳輸?shù)娇刂茊卧?，從而進行下一步的控制，因此檢測儀表的選擇非常重要。這里還要考慮污水提升泵坑一般在粗格柵后，部分細小的浮渣沒有經(jīng)過細格柵攔截，系統(tǒng)內(nèi)的工藝排泥溢流等會回到污水提升泵內(nèi)，這些都會導(dǎo)致普通的超聲波液位計的檢測結(jié)果失真，從而對恒液位的檢測失去基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。選擇合理的位置，選擇合理的檢測儀表，定期的巡檢是實現(xiàn)污水提升控制的前提。圖片

（2）水泵的組合運行。一般來說污水廠會設(shè)置多臺水泵，一方面考慮水泵的熱備，一方面可以進行流量的組合搭配，實現(xiàn)更多的控制，如果設(shè)置了變頻的控制，對流量的控制就更精準(zhǔn)了。一般將水泵的額定流量、實測流量等參數(shù)輸入到自控系統(tǒng)中后，設(shè)置合理的算法，可以根據(jù)泵坑內(nèi)的液位來進行不同的組合，根據(jù)變頻和工頻的設(shè)置，可以組合出多種控制方式，最終實現(xiàn)泵坑內(nèi)的液位恒位控制。由于水泵的電機功率較高，頻繁的啟動會造成水泵的損壞，因此一般會在恒定液位前后進行延展一定的液位，也就是設(shè)置報警液位、啟動液位、停泵液位等，把水泵的控制區(qū)間放大，同時還要增加水泵的啟動、停止的延時，從而減少水泵頻繁啟動的幾率，減少水泵損壞。

（3）能耗的控制。污水提升泵是污水廠內(nèi)主要耗能設(shè)備之一，每一臺水泵在無論長時間運行、頻繁啟動都會消耗大量的電能，為了實現(xiàn)能耗的有效控制，依靠運行人員不停的開關(guān)水泵是實現(xiàn)不了的，這些精細的調(diào)控就需要自控系統(tǒng)來實現(xiàn)。水泵在出廠前會針對污水廠要求的提升水量，提升高度來設(shè)計葉輪和高效的運行曲線，在高效運行曲線中運行的水泵是能耗最為節(jié)省的。在自控系統(tǒng)的設(shè)計中，通過對泵房液位和出水管固定液位之間的差值可以計算出提升高度，根據(jù)水泵后的流量計可以得出水泵的提升量，然后將這兩個數(shù)值和水泵的高效段進行比對，通過增加或減少水泵的運行臺數(shù)來實現(xiàn)水泵的高效段的運行，從而有效的降低能耗。

（4）提升水泵的防護。很多水泵在出廠前都會內(nèi)置一些探頭等，比如水泵內(nèi)腔進水，油室進水、軸溫過高等，這些探頭會傳輸出電信號，反映到水泵控制柜中的控制PLC中，自動控制系統(tǒng)也要講這些保護信號進行收集并在控制界面上實時顯示并產(chǎn)生報警，提醒運行人員注意，并及時采取措施。同時潛污泵有最低運行液位，以保證潛水泵的電機全部在水下運行，因此低于保護液位也是要作為水泵報警因素。在泵房的控制液位的運行過程中，水泵的運行流量嚴重偏離HQ（揚程流量）曲線的流量值時，也要進行報警，可能會因為水泵葉輪脫落，電機缺相等機械故障，需要運行人員及時采取措施進行管理。

對于污水提升泵來說，建設(shè)一個較為完整自動控制系統(tǒng)，需要了解和解決的工藝問題主要是上述這些問題，當(dāng)然除了這些問題還有別的一些相關(guān)的內(nèi)容，比如自控系統(tǒng)還可以結(jié)合設(shè)備的運維保養(yǎng)，通過運行時間的統(tǒng)計，在設(shè)定的檢修時間內(nèi)，通過強提醒等方式將設(shè)備保養(yǎng)實施起來等。

當(dāng)把這些問題都考慮全面以后，對于自控工程師就要分析這些用戶的需求，結(jié)合污水廠的實際工況，設(shè)計合理的算法程序來滿足污水廠用戶要求，只有通過對工藝內(nèi)容詳盡的分析，才能實現(xiàn)污水廠的自控系統(tǒng)和污水的實際運行合理的結(jié)合，最終實現(xiàn)污水廠的優(yōu)化控制。

延伸閱讀：

如何提升污水廠的自動控制系統(tǒng)作用（上）