关于某污水处理厂电气设计分析

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摘要：污水厂的电气设计需紧密配合排水专业，不仅要满足电气规范的要求，还要满足排水设计规范中相关电气内容的要求。在厂内根据工艺流程，用电设备的负荷及参与的控制系统的生产设备，本文对污水厂电气设计、PLC控制站的功能、设备的操作控制方式以及检测仪表的设置进行分析。

关键字： 污水处理厂;电气设计;PLC控制;设备控制;仪表设置

Abstract: wastewater treatment plant of the electrical design should be closely cooperate with drainage professional, not only to meet the electrical the requirement of the specifications, and also to meet drainage design code of relevant electric content requirements. In the factory according to process flow within, electrical equipment load and participate in the control system of production equipment, this paper of the sewage plant electrical design, PLC control station function, equipment operation control mode and measurement instrument Settings for analysis.

Key word: sewage treatment plants; Electrical design; PLC control; Equipment control; Instrument Settings

中图分类号：[R123.3] 文献标识码：A文章编号：

1电气设计

1.1设计依据和设计范围

10kV及以下变电所设计规范 GB50053－94

低压配电装置及线路设计规范 GBJ54－83

电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50062－92

供配电系统设计规范 GB50052－95

低压配电设计规范 GB50054－95

建筑物防雷设计规范 GB50057－94

电力工程电缆设计规范 GB50217－94

通用用电设备配电设计规范 GB50055－93

并联电容器装置设计规范 GB50227－95

以工艺对生产设备的要求为依据，同时贯彻节能方针，以节能降耗的原则选择电气设备，其设计范围为厂区内的变配电生产工艺过程控制、室内外照明及空调、防雷接地系统。

1.2供电电源

根据排水规范要求，本工程属重要的城市基础设施，城市污水设备不允许中断供电，以避免电源故障造成污水处理过程中断、微生物死亡、设备堵塞等生产紊乱现象。本工程供电按二类负荷考虑，因此采用双电源供电，一用一备（备用电源为热备），电源进线开关与母线分段开关设电气闭锁。由1号变电所引出一回路10kV电源为主供电源，2号变电所引出一回路10kV电源为备用电源。1号变电所距污水厂约4公里，2号变电所距污水厂约2公里。

1.3用电负荷及供配电系统

本工程电气设备装机容量2691kW，用电电压等级0.4kV，规算至10kV侧计算负荷：Pjs=1649.33kW，Qjs=662.57kvar，Sjs=1777.44kVA。

根据污水处理厂内负荷分布情况，拟在距负荷中心氧化沟附近，建一座10/0.4kV变配电所，内设高压配电室、低压配电室、控制室。设置二台SCB9型1250kVA干式变压器并联运行，变压器的负荷率为71%。10kV和0.4kV系统采用单母线分段结线，进线与母联开关设置微机BZT和电气连锁。由变配电所至全厂各构筑物的配电电缆采用放射式电缆馈送。

在厂内根据工艺流程，用电设备的负荷及参与的控制系统的生产设备，设置4套马达控制中心（MCC1－MCC4）。

MCC1设置在变压配室的低压配电室，控制项目为生物氧化沟、生物选择池内的设备。

MCC2设置在粗格栅及污水提升泵站控制室，控制项目为粗格栅及污水提升泵站、细格栅间、曝气沉砂池内的设备。

MCC3设置在回用水送水泵房，控制项目为回用水送水泵房、回用水过滤站、回用水加药间、污泥脱水机房内的设备。

MCC4设置在氯库及加氯间，控制项目为氯库及加氯间、污泥投配及冲洗水泵房、污泥均质池、污泥泵房、接接触消毒池、回用水及提升泵房、最终沉淀池内的设备。在其它构筑物设置相应的动力配电箱以满足动力需要。

1.4计量及功率因数补偿

本工程采用高供高计的计量型式，在高压配电系统的进线柜内设计量装置，同时留有接口供安装负荷监控装置用，并可带有通讯接口

将电量信号直接传至中控室。在0.4kV侧设置用于非生产性照明的计量表，对非生产性照明进行单独计量。为达到供电部门要求保证功率因数在0.9以上，采用低压电力电容器集中自动补偿，补偿容量为570kvar。

1.5保护与控制

1.5.1高压系统

在高压开关柜内设置相应的微机型继电保护装置，完成主设备的各种保护功能；同时具有电参数监测、断路器监测及通讯功能，与全厂PLC控制系统组网，以满足无人值守和综合自动化的需要。

(1)10kV电源进线设置定时限速断及过流保护。

(2)配电变压器设反时限速断、过电流、过负荷及温度保护；

(3)母联设有时限的速断与过流保护。

1.5.2低压系统

低压系统总进线断路器设短路速断、延时速断及长延时过流电流三段保护。电动机保护回路设短路、过电流及过载等保护。潜水电动机内设有电机温度、腔内温度、密封泄漏保护。配电回路设短路及过电流保护。

高压开关设备分就地和远距离控制两种方式，断路器的操作机构电压为DC110V。根据启动电流对系统母线压降的影响，380V的异步电动机的启动分直接启动和软启动两种方式。电机控制设有PLC接口电路，设手动－停机－自动转换开关，其中手动状态用于调试或自控系统故障时维持生产，自动状态为主要生产操作方式。

1.6照明及防雷接地系统

本工程照明设有工作照明、事故照明、安全照明和厂区道路照明四种类型，其照度按相应规范确定。非生产性部分照明电源取自变配电所并单独计量，生产照明由单体构筑物馈出，安全照明电压为24V。

避雷设计依据需要进行，用于防直击雷和感应雷，避雷器和浪涌抑制装置，用于防雷波在中心控制室设置有一面4.0MX2.5M的模拟屏可以显示全厂的工艺流程，通过灯光，实时动态显示各构筑物内的设备运行情况，并有重要参数的模拟仪表显示。故障通过蜂鸣器、指示灯发出声光报警。

2 PLC控制站的功能

PLC控制站设置在各区域控制室，控制站配有通讯接口，与中央监控工作站数据交换，PLC控制站内驻留有应用程序，并配有操作员面板，可独立于中央监控工作站进行监控，以确保系统的安全可靠。根据污水厂的工艺布局及电气MCC柜设置情况，共设有5个PLC控制站，用于实现各功能单元的数据采集和设备控制。

PLC0设备在中控室，负责对模拟屏进行控制。

PLC1控制站设置在粗格栅及污水提升泵站。负责进厂水流量、PH值、浊度，粗、细格棚前后水位，污水提升泵房液位，泵出口压力等参数的采集；对粗细格栅，污水泵提升泵、无轴螺旋输送机、栅渣压榨机、刮渣机、吸砂泵、鼓风机、砂水分离器等设备进行状态检测和控制。

PLC2控制站设置在变配电室。负责对生物氧化沟内溶解氧浓度及液位，生物选择内溶解氧浓度及液位，泵出口压力，变配电设备的状态数据和电量数据采集；对生物氧化沟内潜水搅拌器、曝气机，出水调节堰板，选择池内潜水搅拌器，出水调节堰板等设备进行状态检测和控制。

PLC3控制设置在回用水送水泵房。负责对均质池液位，脱水机进泥量、加药量，厂区污水泵房液位，剩余污泥量，回流污泥量，泵出口压力等参数检测；对均质池搅拌器、污泥投配泵、浓缩脱水机、螺旋输送机、冲洗泵、搅拌装置、潜污泵、螺杆泵、投药泵等设备进行状态检测和控制。

PLC4设置在加氯间，负责对加氯间漏氯，接触池PH值、浊度、余氯及液位，污泥泵房液位，回用提升泵房液位，出厂水流量，泵出口压力等参数的采集；对加氯间、接触池、污泥泵房、回用水提升泵房，最终沉淀池内的设备进行状态检测和控制。

3设备的操作控制方式

设备的操作分别分为三级。即机侧（或就地）操作、现场分控站操作、中心控制操作。受控设备上应设有“自动A/手动 M/停止OFF”方式选择开关。

3.1自动方式：MCC转换开关或就地控制箱转换开关位于“A”挡，设备的控制信号来自PLC的输出卡，此时PLC控制站有两种模式，A）人工模式，由中控室监控计算机分键盘或鼠标发了指令或由PLC操作员面板发出指令。B）过程模式，PLC按预编程序自动控制。

3.2手动方式：MCC转换开关或就地控制箱转换开关位于“M”档，设备由MCC盘或就地控制箱上按钮就地控制。

3.3离线方式：MCC转换开关位于“OFF”档，不能对设备进行任何操作。

4检测仪表的设置

为了掌握工艺运行情况，控制水质指标以及生产管理需要，设置以下检测仪表：

粗格栅：在每一个粗格栅的前后设置一个超声波液位差计，用于格栅的液位差测量，对格栅进行启停控制。

提升泵房：在提升泵房设超声波液位计用于潜水泵开停控制。设PH计和温度计，用于对进厂水质进行检测。

细格栅：在每一个细格机的前后设置一个超声波液位差计，用格栅的液位测量，对格栅进行启停控制。

计量井：设进水计量井，采用电磁流量计测量进流量。

生物选择池：在每一池分别设溶解氧仪，检测水中溶解氧浓度。

生物氧化沟：在每一池分别设溶解氧仪，检测水中溶解氧浓度，用于曝气机转刷控制，并设置液位计。

污泥泵房：在污泥泵房设超声波液位计，控制泵启停。

均质池：在均质池内设超声波液位计，控制污泥投配泵，剩余污泥泵启停。

污泥脱水机房，在污泥投配上设电磁流量计，检测污泥量用于加药控制。

加氯间：设漏氯报警检测仪表。

5 结语

总之，根据排水规范要求，本工程属重要的城市基础设施，城市污水设备不允许中断供电，以避免电源故障造成污水处理过程中断、微生物死亡、设备堵塞等生产紊乱现象。本工程供电按二类负荷考虑，因此采用双电源供电。

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