电气工程自控系统在污水处理工艺中的运用探索

2020-09-28鲁刚

工程技术研究 2020年12期

鲁刚

（长春市市政工程设计研究院，吉林长春 130000）

现阶段，我国污水排放量不断增加，而传统的污水处理方式由于污水处理效率低，污水处理质量难以得到保障，已经没法满足现代污水的处理需要。将电气工程自控系统合理地应用于污水处理工艺中，可以很好地满足现代污水处理的需要，实现我国城市建设的更好发展。

1 电气工程自控系统概述

电气工程自控系统是指利用计算机软件与硬件、PLC实施有效控制的人机操作系统。操作人员利用计算机系统对每一台设备进行控制，从而确定控制对象的控制量。在对污水进行处理的过程中，电气自控可以实时监督控制污水处理整个过程的各项参数，把采集到的数据传输到计算机中实施分析、校正以及验证，从而发出合理的指令，优化控制整个处理工艺。开展污水处理工作的时候，电气自控系统主要可以分为PLC和VB程序设计，其中PLC程序设计是指对自动化的控制系统进行负责，VB程序设计是指通信PLC与PC端。

2 电气工程自控系统在污水处理工艺中的应用

2.1 PLC控制站设计

在开展污水处理工作时，因污水处理工艺具备不稳定的性能，会对污水处理水平造成直接影响，而应用PLC控制系统可以很大程度提升污水处理控制水平。首先，在进行污水处理时，可以科学设计PLC控制站，这样相关处理人员就可以全方面了解生活和化学污水排放完成之后在系统中的停留时间，也可以了解污水处理中发生的化学反应，并且与污水内的微生物新陈代谢相结合，综合处理吸附在微生物表面中的细菌，以此防止水资源二次污染的发生，使水分子可以得以快速地氧化和分解。其次，需要与污水处理厂中的污水处理流程相结合安装PLC控制站（包含各项检测仪器仪表），同时把污水处理中心控制室建设在地面，在电气工程自动系统中应用PLC控制系统。这一系统采用的控制模式非常先进，通常情况下，是采用开放式计算机网络、流行通用组态软件以及PLC模块。在进行系统配置中，相关工作人员要根据不同的工艺处理流程来设计。此外，在污水处理厂内部进行监控系统设计时，作为设计人员需要严格遵守分层分布的设计原则实施设计工作。其中，电气工程自控系统主要分成为现场控制单位和中控室层，通过充分利用PLC模块使监控设备的监督管理功能得以充分发挥，现场监控单位既要能接收中控室层的各项指令，把指令传输给中控室层，在系统内部形成较为独立的网络监控系统，还需要与PLC模块的运行情况相结合，确保设计人员可以独立地完成对污水处理厂内部各项设备的监督管理。

2.2 中间控制层

中间控制层主要是对各个监控站和控制站进行衔接，一般为了将各站点之间的衔接工作做得更好，在选择网络时主要以光纤工业以太网或比较成熟的工业总线网络为主，再通过对PLC控制的混合结构通信方式的使用，对各设备的运行情况进行数据的监测、采集和分析等处理工作。该污水处理厂共有3个现场控制站点：1号站点的控制箱被设置在细格栅间配电室的内部，这一站点内所控制的运行设备有电动进水阀、变频分离器等；2号站点的控制箱则被设置在了污水厂的变电所处，这一站点所控制的运行设备有相应的搅拌器、排泥泵、曝气机等；3号站点的控制箱则被设置在了污泥回流泵房内，这一站点所控制的运行设备主要以带式压滤机为主。一般情况下，在对运行设备的控制器进行选择时，往往会在中间控制层的站点之中进行选择，从而使其成为整个控制系统内的控制器，再以加强传输功能的网络为媒介，可以了解各个运行设备的运行状态，并且还能将所收集到的数据信息进行及时的分析，能够及时地找到设备的故障所在，进而采取有效的措施加以处理，确保各运行设备的更好运行。

2.3 设置智能设备层

智能设备层的设置能够实现在无人看守的情况下，实现各运行设备自动化的控制和管理，从而实现各设备的高效、稳定运转。在对智能设备层在进行设置的时候，需要将变频器、流量计以及热电阻等智能设备设置在每一个控制站点之内，这样便于智能化的设备将所采取到的设备运行数据以信号的形式传输到PLC系统。值得注意的是，在对大型或者中型的污水处理厂进行智能设备层的设置时，是以现场总线网络方式进行布置的。如果是对小型的污水处理厂进行智能设备层的设置，则需要通过星型拓扑结构来进行布置。在将自动化仪器仪表和控制设备进行连接时，需要使用硬接线电缆实施连接。

2.4 实施在线仪器监测

通常情况下，污水处理厂要将脱氮处理的污水集中在污水池中，再按照一定的比例分配为硝化段和反硝化段。因此，可以引入在线监测的检测仪器实时监督控制硝化反应段与反硝化反应段，从而准确地检测器温度、流量以及pH值、分子氧等影响反应的含量，将部分不符合实际情况的范围调整到合理指标范围之内。此外，在线仪器检测系统还可以通过利用自动化技术，使得仪器可以很长时间监督控制污水段，监控污水变化情况。另外，整合数据后可以更加科学合理地应用技术。此外，污水处理厂还会在污水厂污水排口安装检测仪器，对脱氮后的水是否与放回大自然标准相符合进行把握。

2.5 完善控制体系，实现全厂监控

污水处理厂在自控系统的设计中，应实现中控室系统结构的完备性，从而实现全厂监控覆盖。（1）在电气与自控设计中，要着力完善控制体系，通过高功率系统的创设，更好地满足实际需求，如在监控计算机的选择中选择计算机软件进行集中控制，保障自动化控制体系的控制功能。（2）全自动化控制对自控系统设计有更高要求，要求系统构建应着眼于全局，能够基于各流程要素的设计，实现对程序的升级改进，以更好地提高控制效率。（3）污水处理厂要优化计算机控制体系结构，特别是在自控体系建设中，要从实际需求出发，通过全厂监控设计，提高自控效率。

3 污水处理中电气自控系统影响因素及设计要点

（1）污水处理厂在进行污水处理的过程中，对于电气自控系统的应用，还会受到检测仪器的影响，主要体现在一部分的检测仪器工作稳定性不够，如在对深度除磷处理的亚硝酸氮进行检测时，检测设备的不稳定性将会导致最终所检测的结果有所偏差；（2）电气自控系统中的传感器往往只发挥出了其相应的检测功能，在对污水处理过程中的污水流量控制及前馈控制等方面并没有发挥出其应有的作用；（3）早期的污水处理厂在进行自动化设备的应用时，配备的自动化设备和仪器性能大多较低，在排放标准提高的同时要想构建健全的自动系统需要克服许多方面的问题。

为了保证污水处理厂的电气自控系统能够更好地运行，针对以上3个方面的问题，需要采取有针对性的措施加以解决。比如，在对自控系统进行设计的时候，需要在每一个工艺阶段都按照无人看守的原则来设计，并且对于整个设计过程中所使用到的电气设备，都需要保证其可靠性和稳定性，从而确保其在工作的过程中能够高效运行。此外，为了实现对传感器的高效利用，需要充分利用中控室层来实现对设备运行的监控和控制，并且需要将PLC的作用充分发挥出来，实现监视和控制功能的独立完成。针对落后的设备，需要及时进行更新换代，确保相关设备运行的高效性。