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    三門峽市自來水廠供水集散控制系統

    發布時間:2015-05-23 點擊次數:1771次

    一.發展階段:

        我國水廠自動化控制系統的發展過程可分為三個階段:第一個階段是分散控制階段,該時期水廠各部分分別進行自動控制,各獨立系統各不相關;第二階段是水廠綜合自動化階段,在該時期整個水廠作為一個綜合自動化控制系統進行生產,同時各個獨立子系統可以獨立工作,該系統共享整個水廠的信息,同時又有分散控制的可能性?,F階段大部分水廠處于此階段;第三階段是供水系統的綜合自動化控制階段,該階段要求在一個區域的供水企業共享信息,實現整個城市或地區供水系統的自動控制。目前我國的中小型水廠大部分處于第一或第二階段,只有很少大型水廠達到了第三階段。在國外,如加拿大、美國等發達國家基本實現了供水系統的全自動化,而開始進行分質供水,同時對水廠內部的自控系統也在不斷進行改進和提高。

    當前水廠采用的自動控制系統結構形式,從自控的角度可以劃分為數據采集與監視控制系統(Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)、集散型控制系統(Distributed Control System,DCS)、IPC+PLC(Industrial Personal Computer & Programmable Logic Controller)系統,即工業個人計算機與可編程邏輯控制器構成的系統等。
    SCADA系統組網范圍大、通訊方式靈活、但實時性較低,對大規模和復雜的控制實現較為困難。DCS系統則采用分級分布式控制,在物理上實現了真正的分散控制,且實時性較好,但應用軟件的編程工作量大,對開發和維護人員要求較高,開發周期較長。IPC+PLC既可以實現分級分布控制,又可實現集中管理分散控制。而且PLC本身可靠性高、組網、編程和維護很方便,開發周期短、系統內的配置和調整又非常靈活,可與工業現場信號直接連接,易于實現機電一體化。因此,IPC+PLC系統成為了當今水廠自動控制系統的主要結構形式。

    綜合分析國際和國內水廠發展的各個階段的特點以及現有的水廠自動控制系統可知,自來水廠主要的控制技術與核心組成基本相同,主要有水質檢測技術、水處理技術、變頻節能技術與綜合自動化系統四個方面。


    二.常見的控制方式:


    常見的控制方式有:開環控制、閉環控制和復合控制。


    三.設計原則:


    1)系統高度可靠,其本身的局部故障不應影響現場設備的正常運行。
    2)系統成熟、可靠、先進、性價比高。系統配置和設備選型符合計算機發展迅速的特點,充分利用計算機領域的先進技術,使系統達到當前的國際先進水平。
    3)系統為全分布、全開放自動化控制系統,既便于功能和硬件的擴充,又能充分保護應用資源和投資,分布式數據庫及軟件模塊化結構化設計,使系統能適應功能的增加和規模的擴充。
    4)系統實時性好、抗干擾能力強,采用國際流行組態軟件,人機接口界面友好,操作方便。
    5) 遵循國內、國際標準。

    四.設計方案:

    啟停方式:

    1)直接起動: 總的來講,籠型交流異步電動機在起動的過程中會帶來很大的電流,大約會是其額定電流的 7 倍,這種情況只是單純的限制于功率稍小的電動機。

    2)定子串電抗或電阻降壓起動: 這樣的方式只是單純的適用于輕載起動 ,能夠非常好的增加起動平穩性 ,并且有效的減小電流,但是由于起動的過程中損耗比較大,并且經濟型較差,所以也只是在電機容量較小的時候才運用。

    3)自耦變壓器降壓起動: 這樣的起動方式一般來講有失壓和過載保護,能夠有效的減少電動機電流對于電網的影響,但是它也有自身的缺點,主要是體積較大、結構比較復雜、價格較為昂貴,并且檢修起來不是十分的方便。

    4)軟起動器起動: 軟啟動器的原理是利用可挖硅能夠更好的控制整流,如果改變可挖硅的控制角,使得電動機的電壓按照相應的規律升為全壓時,撤去控制信號,軟動器可退出運行,把此項技術運用到水泵中,可以更好的避免水錘效應產生。

    5)變頻起動: 此種啟動方式主要是變頻器帶動電機從零起動,直到其能夠達到額定轉速。 一般來說采用電壓/頻率的控制方法,不會使得電流過大,對于機器的沖擊也是比較小的,能夠進行調速。但是它也有一個缺點,就是價格相對來講比較高,有電磁兼容的問題,是重載設備的首選。

    恒壓供水

    如果需要實現恒壓供水,就需要保持水壓力的穩定,也就是平時所提到的調節供水量。簡單來講,調節供水量一般是可以通過以下兩種形式實現的:需要保持水泵的恒速轉動,可以依靠調節閥門的寬度來調節供水量;如果閥門的開度不變,那么我們可以調節水泵的轉速,從而有效的調節供水水量。

    設計

    1)井群系統: 我們對水泵的控制大體可以分為三種形式:手動控制、水源地值班室控制、遠程控制。 一般來說,手動控制是依靠人工來進行的;水源地值班室控制是依靠相應系統進行控制的;遠程控制主要是通過遠程中心來控制。

    2)水廠系統: 主要設備包括了加氯車間、輸水泵房以及清水池。 井群水泵起停是依靠水廠的蓄電池進行控制的。 一般可以分為如下幾個單元:水廠參數需要采集壓力和流量等參數;控制系統主要是實現恒壓供水;數據系統是負責有效交換數據的。

    3)調度中心: 這是整個供水系統操作、處理、統計、維護和監管的中心,集中管理的整個監控系統。 水廠的監控軟件主要是負責同現場的通信設備進行協作運行,要把采集到的數據經過計算后以圖表或者數據的形式進行顯示,同時還需要進行故障報警、發出聲光信號等。


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