城市污水处理厂电气工程施工及自动化控制分析

张娜 岳品一 许海凤

(1.浙江省工业设计研究院有限公司 浙江 杭州 310022; 2.沈阳丰名建筑工程有限公司 辽宁 沈阳 110000; 3.浙江菲达环保科技股份有限公司浙江 绍兴 311800)

1 城市污水处理厂电气工程施工现状与困境

随着城市化进程的加快，城市污水处理厂已成为城市基础设施建设中的重要组成部分。然而，电气工程施工却是污水处理厂建设中的一个薄弱环节，存在着一系列的困境。

1.1 施工难度较大

污水处理厂电气工程的施工难度较大，需要具备专业的技术和经验。由于污水处理厂的电气工程涉及的范围较广，包括高低压电力系统、控制系统、通信系统等，因此需要施工人员具备全面的专业知识和技能。而往往一些施工人员缺乏技术经验，造成电气设备接线不规范，存在安全隐患。

1.2 施工周期长

污水处理厂电气工程的施工周期长，需要耗费大量的时间、人力、物力。而且，由于污水处理厂的电气设备运行环境恶劣，如果设备选型不当，容易导致设备损坏或者不能正常工作。因此施工过程中需要注意安全问题，以及施工的难度和复杂性[1]。

1.3 污水处理工艺落后，处理效率低

随着城市化的加速和人口的增加，城市污水处理厂面临的压力也越来越大。城市污水处理厂污水处理工艺落后，处理效率低，难以处理大量的污水。落后的污水处理工艺导致处理厂的处理能力不足。此外，电气设备老化导致的问题包括但不限于设备需要更频繁地进行维护和修理，增加运行成本。

2 污水处理厂应用电气自动控制系统技术的必要性

2.1 提高处理效率

电气自动控制系统可以精确控制污水处理的各个环节，从而提高处理效率，减少废水排放。采用电气自动控制系统可以实现对处理厂的全过程控制和优化，使处理厂的工作更加高效化、精细化、智能化，从而实现处理效率的提高。

2.2 降低能耗

该技术可根据实际情况调整设备的运行状态，避免能源浪费，降低能源成本。采用电气自动控制系统能够实现对能耗的有效监测和控制，使处理厂在保证污水处理质量的前提下，尽可能地降低能源消耗。

2.3 提高设备稳定性

电气自动控制系统可以对设备进行实时监控和诊断，及时发现问题并进行维修，提高设备稳定性和可靠性。采用电气自动控制系统可以对处理设备进行全面的监测和诊断，及时发现和解决设备故障，从而保证处理厂设备的稳定性和可靠性。

2.4 降低运行成本

采用电气自动控制系统可以实现对处理厂的自动化运行，减少人工干预，降低运行成本和管理费用。

3 城市污水处理厂电气工程的施工流程

3.1 电缆桥架安装

在污水处理厂电气工程中，电缆桥架的安装和布置是非常重要的一环。在污水处理厂中，电气设备通常比较多，所以需要使用大量的电缆来连接这些设备，而电缆桥架可以起到支撑和保护电缆的作用，从而确保电缆的安全性和使用寿命。

在电缆桥架的安装和布置中，需要注意以下几点。首先，应当根据电缆的数量、长度、重量和安装高度等因素，选择合适的电缆桥架类型，并进行合理的布置。根据电缆的类型和用途，选择不同的电缆桥架类型和规格。其次，在桥架的连接和安装过程中，应当注意保护电缆，避免划伤电缆的外皮。再次，在变形缝处需要做跨接接地，并设置补偿装置，以避免桥架变形对电缆的影响。最后，在电缆桥架的安装前，应当进行充分的规划和设计，确定桥架的布置和连接方案，并进行必要的测试和检验，以确保电缆桥架的安全可靠。还应当注意电缆桥架的通风和防火问题，避免电缆桥架成为火灾的发源地。

3.2 线缆配管（暗配）

3.2.1 管道选择

在进行线缆暗配施工前，应选择合适的管道。一般情况下，使用PVC管道或镀锌钢管道，其尺寸应根据线缆数量和规格来确定。需要注意的是，管道的材质和尺寸应该与环境和线缆的特性相匹配，以确保线缆安全地运输电力信号。

3.2.2 预埋管道安装

预埋管道的安装应在土建工程施工前进行，管道应埋深不少于0.7 m。管道的坡度应符合规范要求，管道的连接处应牢固、可靠。在进行管道安装时，应该注意管道的搭建方向和朝向，以确保未来维护和管道的使用方便。此外，还应注意管道环境的清洁和通风，以避免管道内部积水和气体堆积[2]。

3.2.3 管道密封

管道连接处应采用专用密封胶进行密封，以防止污水渗漏。同时，管道的穿墙处也应进行密封处理，在进行管道密封前，应该先对管道进行清洗和消毒，以确保管道内部的卫生。

3.2.4 管道维护

在城市污水处理厂电气工程的施工中，管道的维护也是非常重要的。管道应定期进行清洗和消毒，以确保管道内部的卫生，并定期检查管道的密封情况，及时进行维护和更换。如果发现管道存在损坏或老化等情况，应及时进行修复或更换，以确保管道的安全和稳定运行。

3.3 线缆敷设

在城市污水处理厂电气工程的施工过程中，线缆敷设是其中一个非常重要的环节，它关系到电气设备运行的稳定性和安全性，线缆敷设的施工流程如下。

3.3.1 施工前准备

在进行线缆敷设前，需要对施工区域进行勘测和测量，确定线缆敷设的路线和长度，并对所需的线缆进行清点和检查，确保线缆完好无损。此外，还需要制订施工计划和安全方案，确保施工过程稳定、安全。

3.3.2 敷设线管

敷设线管是线缆敷设的前置工作，需要根据路线和长度，在地面或墙面上预留好线管的位置。然后在线管内引线，保证线管的质量和安装位置符合要求。在敷设线管的过程中，还需要注意线管的密封性，避免水分、灰尘等进入线管内部，影响线缆的使用寿命。

3.3.3 敷设线缆

线缆需要按照预定路线和长度进行敷设，同时需要注意线缆的弯曲半径，避免过小的弯曲半径引起线缆损坏[3]。在进行线缆敷设时，工人应该注意线缆的特性和构造，以确保线缆的安全和稳定性。在敷设过程中，还需要注意线缆的起始点和终止点的连接，确保线缆的连通性。

3.3.4 测试验收

线缆敷设完毕后，需要进行测试验收，确保线缆的电气性能符合要求。测试内容包括线缆的绝缘电阻、电气强度、接地电阻等。如果在线缆敷设的过程中出现问题，需要及时进行处理，以免对后续工程造成影响[4]。

3.4 配电柜安装

在城市污水处理厂电气工程中，配电柜是至关重要的设备之一，它负责将发电机房发出的电力分配给各个电气设备。为了保证城市污水处理厂的正常运行和安全性，配电柜的安装和调试工作必须严格按照相关规范和标准进行操作。配电柜安装的施工流程如下。

3.4.1 配电柜选型

在配电柜的选型过程中，需要考虑电气设备的功率、电流等参数，以确保配电柜的容量足够。同时，还需要考虑配电柜的品牌、型号和质量等因素，以确保选择的配电柜能够满足工程的需求并且具有较好的可靠性。

3.4.2 安装支架

在选好配电柜后，需要先安装支架。支架需要安装在墙上或地面上，确保支架的稳固和可靠。在安装支架时，需要根据配电柜的重量和尺寸选择合适的安装位置，并使用膨胀螺栓或焊接等方式将支架固定在墙壁或地面上。同时，还需要使用水平仪对支架进行调整，确保支架水平度和垂直度达到要求[5]。

3.4.3 安装配电柜

将配电柜搬运到安装位置后，需要使用螺栓将配电柜固定在支架上。在安装过程中，需要确保配电柜的水平度和垂直度。安装好配电柜后，还需要对配电柜的密封性进行检查，以确保配电柜能够防止灰尘、湿气等外界因素的影响。

3.4.4 连接电源

安装好配电柜后，需要进行电源连接，将发电机房发出的电线引入配电柜内部，然后连接到配电柜的母线上。在连接电源时，需要确认电源线的电压和电流是否与配电柜的规格相符，并确保接线的牢固和安全性。

3.4.5 连接负载

完成电源连接后，需要连接负载。将各个电气设备的电线引入配电柜内部，然后连接到相应的断路器上。在连接负载时，需要根据电气设备的功率和电流等参数选择合适的断路器，并确保连接牢固和安全。

3.5 防雷与接地保护

城市污水处理厂的电气工程施工过程中，除了注意电气线路的安装和接线，还需要特别关注防雷与接地保护问题。这些问题的重要性在于城市污水处理厂的电气设备容易受到雷击和静电干扰，同时也容易受到电气故障的影响。因此，为了确保设备运行的安全性和稳定性，在施工前、施工中和施工后，都需要有针对性地进行防雷与接地保护。

3.5.1 雷电监测

在施工前，需要对周围环境进行雷电监测，了解当地雷电活动的情况。这有助于制定有效的防雷措施，确保污水处理厂的电气设备不会受到雷电损害。雷电监测可通过使用雷电探测仪或者雷电地闪仪等设备来实现，这些设备可以记录下当地雷电活动的情况。

3.5.2 防雷措施

根据当地的防雷标准，对污水处理厂的建筑物、设备和电线路进行防雷设计和防雷接地，这包括对建筑物和设备进行避雷针或导线的安装，以及对电线路进行防雷接地的设计和施工，以确保电气设备的安全运行。在设计防雷措施时，需要考虑到当地的气象特点和地质情况，以及雷击的危害等因素。

3.5.3 接地系统设计

在污水处理厂的电气工程中，接地保护也是非常重要的。这需要对接地系统进行设计和施工，确保电气设备的安全运行。在设计接地系统时，需要考虑到接地电阻的大小、接地材料的选择和接地电极的布置等因素，以确保接地系统的可靠性和安全性。接地系统设计需要充分考虑当地的气象特点和地质情况，以及污水处理厂周围的环境和用途等因素[6]。

3.5.4 接地材料选择

材料的选用要符合当地的标准，以确保接地效果良好。在选择接地材料时，需要考虑到其导电性能、耐腐蚀性等因素，如铜线、铝线等。另外，选择合适的接地材料可以提高接地系统的可靠性和安全性。

3.5.5 接地系统施工

接地系统的施工需要严格按照相关标准进行，以确保接地电阻符合要求。在施工过程中，需要采取一些措施，避免接地电阻过大或过小，从而影响接地系统的可靠性和安全性。接地系统施工需要充分考虑施工工艺和工期，以确保施工质量和安全。在施工过程中，需要对接地系统进行检测和测试，以确保其符合相关要求。

4 实现城市污水处理厂电气工程的自动化控制的措施

4.1 设计PLC控制站

4.1.1 控制污水处理过程

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）控制站可以被用来控制污水处理设备的开关，调节设备的运行速度、控制水流、气流、电流等参数，从而可以对污水处理过程进行控制，实现污水的处理和净化。通过PLC 控制站的控制，污水处理系统可以实现对设备的全面管理和控制，提高系统的效率和稳定性，以确保污水处理的质量和降低对环境的影响。

4.1.2 监控污水处理设备的运行状态

PLC 控制站不仅可以控制污水处理设备，还可以通过监测污水处理设备的运行状态，如设备的温度、压力、流量等参数，并发现设备的故障情况及时进行修复，保证污水处理系统的正常运行。通过PLC 控制站的监控，污水处理系统可以实现对处理过程的全面监控，并及时发现污水处理系统中存在的问题。

4.1.3 系统数据采集和处理

除了控制和监控，PLC 控制站还可以对污水处理系统中的各项数据进行采集和处理，如水质、水位、pH值、溶解氧含量等参数，从而实现对污水处理系统的全面掌控和管理。通过PLC 控制站的数据采集和处理，污水处理系统可以实现对处理过程的全面监控，以及时发现污水处理系统中存在的问题。

4.1.4 污水排放控制与回收利用

PLC控制站还可以用于污水的排放控制和污水的回收利用。通过PLC 控制站的控制和管理，污水处理系统可以实现对排放量的控制和回收利用的实现，降低污染物排放量，保护环境。这些措施可以进一步提高污水处理系统的效率和稳定性，确保污水的处理和净化效果更佳。

4.2 设计自控仪表

自控仪表是污水处理系统中不可或缺的一部分，它们可以实时监测和控制污水处理过程中的各个参数，从而保证系统的高效运行。选购合适的自控仪表并将其安装、调试好是确保污水处理系统顺利运行的重要一环。

在设计污水处理系统时，需要根据实际情况确定需要监测和控制的参数。并根据这些参数选购相应的自控仪表，如水位计、pH值计、溶解氧仪等。自控仪表的选择需要根据实际的情况和使用要求来确定，以确保其功能和性能的匹配。

在安装和调试自控仪表时，需要注意以下几点。

（1）安装位置。自控仪表应该安装在合适的位置，保证它们可以准确地测量和控制所需的参数，如水位计应该安装在池塘的合适位置，而pH值计则应该安装在处理池的入口处。（2）校准参数。在使用自控仪表之前，需要对其进行校准，以确保测量结果的准确性。不同的自控仪表有不同的校准方法，需要根据实际情况进行调整。（3）维护保养。自控仪表应该定期进行维护保养，以保证其长期稳定运行。维护保养的内容包括清洗、检查和更换部件等。（4）数据记录。自控仪表可以记录污水处理系统中各个参数的变化情况，这些数据可以用来分析系统的运行情况，数据记录可以发送到PLC控制站，让工作人员可以及时控制这些信息，并做出相应的调整和优化。

5 结语

在城市污水处理厂电气工程施工过程中，需要全面考虑和规划设备选型、施工人员技术水平和验收标准等方面；同时，加强对电气设备安装、接线、敷设等方面的监督和管理，确保施工质量和安全。此外，实现城市污水处理厂电气工程的自动化控制，可以设计PLC控制站和自控仪表，只有在全面考虑各方面问题并加以解决的情况下，才能确保城市污水处理厂电气工程的顺利进行和良好运行。