水气车间循环水、综合水、浊水泵站集中控制改造

白德俊，周尚昆，王生威，张富珍

(青海发投碱业有限公司，青海 德令哈 817099)

1 各泵站运行现状

循环水泵站：5台10 kV高压泵(1000 kW泵4台， 560 kW泵1台)；配置后台状态监测1套PLC，用于监测状态。6套凉水塔，3套水轮机，配置1套PLC。阀门调节靠人工现场操作。

综合水泵站：3台10 kV、355 kW高压生产泵，2台500 kW高压消防泵；4台400 V低压生产泵(75 kW消防泵1台，110 kW泵3台); 2台400 V、75 kW低压消防泵；配置后台状态监测PLC 1套，主要检测运行状态、电流、线圈温度，视频监控1套(可监控循环水、软化水、空压站，综合水)。

浊水回收泵站：2台400 V、132 kW低压泵；配置1套后台状态监测PLC，1套视频监控，监控浊水泵站运行。

2 改造必要性

1)各个水处理泵站，主要依靠人工值守，每个操作泵站是“一个个孤岛”，无法实现集中监控，消耗大量人力；

2)开关泵和阀门依靠人工调度指令，人员现场操作实现；

3)部分泵阀门口径较大，如循环水、综合水，口径DN1000,每次倒泵作业另需加派人手协助。

3 架构原理

3.1 网络架构原理

循环水、综合水、浊水三泵房光纤环网实现数据通讯(浊水至综合水数据利用大数据网络进行传输)，综合水操作室作为集中控制室，其它两个泵房原有的上位机监控保持不动，在综合水增加三台上位机，原理图如图1。

3.2 网络架构说明

目前综合水PLC系统使用Wincc软件和组态王、循环水PLC系统使用Wincc软件和力控软件、浊水PLC系统使用组态王软件，由于软件不一致导致数据无法进行通讯，因此对三泵站PLC系统软件统一使用组态王后，对画面进行重新组态，实现循环水、综合水、浊水数据连接。

4 改造方案

通过光纤通信将3个泵站数据及视频监控集中于一处，考虑集中至综合水控制室，以实现集中控制，有效利用人力资源：改造原则尽量不改变现有各泵站操作模式，有效减少投资，充分利用公司信息可视化网络。

图1 网络架构原理

4.1 系统硬件改造

1)对循环水、综合水、浊水三泵房网络线路进行改造，通过光纤环网实现数据通讯。

2)由于浊水至综合水距离较远，铺设光纤既耗费人力又耗费光纤，考虑到公司大数据网络从4#门至中控楼已铺设畅通(浊水至综合水数据利用大数据网络备用线路进行传输，新增浊水至4#门的光纤铺设熔接)，再将中控楼至煅烧十字光交箱、煅烧十字光交箱至综合水之间线路测试，使综合水至浊水网络畅通。

3)循环水至综合水铺设光纤并进行熔接，在综合水增加交换机将浊水、循环水、综合水数据汇聚进行交换通讯。综合水操作室作为集中控制室，增加三台上位机进行监视及操作。

4.2 系统软件改造

1)目前综合水PLC系统使用Wincc软件和组态王、循环水PLC系统使用Wincc软件和力控软件、浊水PLC系统使用组态王软件，由于软件不一致导致数据无法进行通讯，因此对三泵站PLC系统软件统一使用组态王。

2)对三泵站PLC系统软件进行更新安装调试，使整个系统软件进行统一。

3)对画面进行重新组态，将浊水、循环水、综合水三站画面进行整合，集中在同一画面，使每台电脑都可以监视和操作每个泵站设备，实现了流程化的电脑操作。

4)控制逻辑保持原有不变，对部分控制逻辑进行优化，达到控制水平最佳状态，通过对控制逻辑、网络通讯测试及调试实现循环水、综合水、浊水数据连接。

4.3 设备设施改造

循环水地处车间办公区域及综合水旁，5台泵几乎全开运行，倒泵操作频次少，现场不做大变动，5台泵出口增加远传压力变送器及1套监控后台到集中室；浊水泵站距离集中室较远(约2公里)，到停泵操作再到现场不合适，计划将2台泵进出口蝶阀加装电动调节执行器以及远传压力变送器，实现远程泵启停操作。同时将浊水视频监控传输至综合水集控室。

执行器技术要求：

1)电动调节执行器为智能一体化产品，包括电机，减速机构，手轮等必需部件，配置一体化智能控制单元，可以检测阀位变化和执行机构受力状况

2)电动调节执行器采用“非侵入式”设计，要求控制面板上配置四个按键，执行机构的所有设定和调试工作，可以快速准确地通过四个按键来完成。不需要打开执行机构外壳。

3)在正常流量(工厂100%负荷)时调节阀的开度：等百分比特性阀芯不大于85%，线性特性阀芯不大于65%。

4)电动调节执行器使用在高压差或关闭时单向压差等于最大工作压力的100%～110%时，阀门仍能保持稳定的关闭。

5)在电动调节阀不锈钢铭牌上打印阀门位号、口径、流通能力(KV值)、阀体压力等级、材质、并永久牢固的固定在阀体上。每个阀体上有流体流向标识。

6)电动调节阀的材质的选用等于或高于仪表数据表中技术参数要求。

7)设备应满足使用地的环境要求。

使用地的环境条件：

环境温度：-27～35 ℃

海拔：3 000 m

8)保护装置有双重限位、过热保护、过载保护。全行程时间45秒。及带手动功能。

电动执行机构改造：

1)将泵进口工艺手动阀进行改造，拆除原手轮机构，加装配套电动执行机构，根据工艺特点，泵进口阀门平时运行时全开状态，故改造成电动切断阀。

2)将泵出口工艺手动阀进行改造，拆除原手轮机构，加装配套电动执行机构，根据工艺特点，泵出口阀门平时运行时根据生产用水进行调节水流量，故改造成电动调节阀。

5 效果评估

改造实施后经几个月的运行，系统运行稳定，有效提升集中控制优势，有效解决人力分散操作，达到节省人力的目的。另外在后期可对现场手动阀及工艺控制进行改造，实现后台电脑控制，进一步提升自控水平。