【doc】某污水提升泵站电气及自控设计.doc

某污水提升泵站电气及自控设计southwestwater&wastewater西南给排水vo1.26no.12004-某污水提升泵站电气及自控设计马胜利摘要从多方面简述了一座典型厂外污水提升泵站的电气及自控设计.关键词污水提升泵站电气及自控设计0前言在给排水工程中,污水提升泵站作为整个污水处理系统中一个至关重要的组成部分,其主要用于收集城市生活污水,是城市生活污水集中排放,处理的必要环节,因而污水提升泵站的作用是显而易见的.为此,污水提升泵站的工艺,生产设备,其运行状况的好坏将直接影响整个污水处理系统安全,高效的运行.根据工程实际情况,进一步提高电气,自控的设计,实施水平就显得格外重要.1设计范围污水提升泵站电气,自控设计范围以污水提升泵站围墙为分界点,其内容包括:供配电设计,照明设计,电线电缆敷设,防雷接地,仪表及自动控制设计等.2电气设计2.1供电电源本工程为二级负荷,为满足工程供电的可靠性,要求污水提升泵站为双电源供电.本工程供电电源由就近提供一路10kv主电源,另在污水提升泵站设一台柴油发电机以提供一路低压备用电源,两路电源均应能负担供电范围内全部主要负荷正常工作.污水提升泵站10kv主电源经室外终端杆引下,采用铠装电缆直埋方式引入变配电间的电力变压器柜.2.2负荷计算及变压器容量的选择污水提升泵站用电负荷分为工业动力负荷和辅助照明负荷两大类.根据给排水工程用电设备的特点,主要动力负荷为泵类负荷,全厂主要动力设备负荷量按照轴功率法计算;其余机械负荷量采用需要系数法计算;辅助照明负荷及办公用电负荷按利用系数法计算.污水提升泵站主要负荷:近期为四台22kw潜水泵,远期为四台37kw潜水泵,均为三用一备.裹l污水提升泵站工程近期负荷裹装机容量有功功率无功功率(补偿后)无功补偿视在功率(kw)(kw)(kvar)(k,r盯)(kva)l0o.469.0l27.026x374.1l变压器容量变压器台数变压器运变压器功率因数(kva)行台数负荷率125l台l台59%0.93装机容量有功功率无功功率(补偿后)无功补偿视在功率(kw)(kw)(kvar)(kvar)(kva)l6o.498.7739.468】dl06.36变压器容量变压器台数变压器变压器功率因数(kva)运行台数负荷率l251台1台85%0.93图12.3供配电系统污水提升泵站变配电所设在污水提升泵房附近的变配电间内.供电系统采用一路10kv高压主电源和自备柴油发电机提供的一路低压备用电源,当主电源失电后,自备柴油发电机自起动,备用电源手动投入.10kv进线户外终端杆上设有带熔断器的高压负荷开关,采用一台干式变压器变换电压.低压系统采用单母线不分段结线方式,两低压进线4p断路器设机械及电气联锁,严禁两电源同时投入.?43?southwestwater&wastewater西南给排水vo1.26no.i2004低压馈线均采用放射式电缆配线方式.污水提升泵站变配电系统示意图见图1.2.4电能计量及功率因数补偿污水提升泵站电能计量在低压进线处采用低压计量方式.此外,由于污水提升设备的自然功率因数比较低,其值不能满足供电部门对功率因数的要求.为此,根据影响系统功率因数主要设备的分布特点,在低压配电系统处采用单机补偿方式对其进行补偿,既可提高补偿效果,又可降低投资,且补偿后配电系统的功率因数可达0.90以上.2.5主要电气设备选型设备选择是一项非常重要的工作,应以先进,可靠,适用为原则来选择所用设备,同时也应注意其经济上的合理性及可行性.总而言之,较高综合性价比的产品应是设计中的首选.为此,本工程低压配电柜采用经济实用的,通过型式试验的sivacon成套低压配电柜,柜内元件均采用siemens系列低压电器;电力变压器采用新型reliatran技术的线圈包封型scr9125kva/10/0.4kv干式电力变压器,柴油发电机为采用原装进口主机(johndeere)专业组装,符合国际品质标准的kj125e(125kva/180a).上述设备的选型,对今后污水提升泵站的运行管理是非常有利的,它大大减少了变配电系统的日常维护,保养的工作量和难度,并且有寿命长,可靠性高,技术先进的特点.变配电系统设备的选型综合考虑了工程近期,远期的要求,其中电力变压器,柴油发电机,软起动器等按远期所需容量选型,其配电,保护参数按工程各阶段所装备的实际设备,容量来整定.2.6控制及保护(1)本污水提升泵站的主要负荷为泵类负荷,且污水提升泵为主要负荷,在此考虑采用电子软起动方式,以避免机械,电气冲击,延长设备使用寿命,此外泵类设备均有专用电机保护元件予以保护.(2)采用技术先进,安全可靠的自动监测和控制方式,设计与自控系统相得益彰的电气控制,监测线路,以实现各主要用电设备的手动控制和自动控制,且二者间可通过就地机旁控制箱或低压柜上的手动,自动转换开关加以选择.(3)高压侧采用高压熔断器,对配电系统进线电(4)低压侧采用高质量的常规保护器件(如断路器,熔断器,热继电器等)进行保护.低压系统总进线框架开关设短路速断,延时速断及长延时过电流三段保护.进线用框架开关配通讯接口附件,以与自控系统的现场通讯网络连接,从而可获得低压总进线的多种电气参数.电动机保护回路设短路,过流及过载等保护.供电回路设短路及过流保护.2.7照明在保证所需照度的前提下,优先采用高效节能灯具和使用寿命长,光色好的高效光源,以降低能耗和运行费用,实现绿色照明.室内照明以高效荧光灯为主,泵房内一般采用工矿灯具.室外照明以路灯,庭院灯,草坪灯为主,灯具形式与所在的厂区绿化环境和建筑物的整体风格协调一致,从而衬托出舒适,优美,恬静的氛围.泵站室外照明由门卫室统一控制.室外照明线路沿路缘石在绿化带内埋深0.7米敷设,室外照明灯具位置可视实际情况适当调整,灯杆接专用保护pe线.2.8电缆选型及敷设lokv直埋电力电缆选用y228.7/10型交联聚乙烯绝缘铠装电缆;o.4kv非直埋电力电缆选用y一0.6/1型;绝缘电线选用bv一0.5型塑料电线;控制电缆选用kvv一450/750型.信号电缆选用rvvp型.电线电缆以在电缆沟内敷设为主,部分电缆(或局部地方)穿相应管径的镀锌保护管直埋敷设;直埋电缆埋深0.7米,穿车行道时应穿钢管保护,且埋深为1.0米.2.9防雷接地据工程所在地气候,地形等环境条件以及设备的安全要求,各建(构)筑物防雷等级均按二级考虑,在建筑物屋顶暗敷网格不大于10m10m或12m8m的避雷带.终端杆,变配电所内低压母线上均设避雷器.变配电间的接地装置应通过室外电缆沟内的通长接地扁钢与各建筑物的接地装置连成一体,防雷接地,电气工作接地,保护接地,弱电接地系统共用接地网,整体接地电阻要求小于1欧.厂区低压系统接地制式为tins系统.3泵站仪表设置southwestwater&wastewater西南给排水vo1.26no.12004整的自控系统不缺少的重要组成部分,它也是自控系统的耳目,是污水提升泵站安全运行,优化控制的必要条件.仪表的选型立足于准确,经济,耐用,可靠的原则,故首选profibus网络化的工艺在线检测仪表,以进一步提高仪表的传输能力,管理维护水平,现场抗干扰能力等,另外通过低压进线框架断路器附带的测量(p型)及通讯(dp/3wn6)功能模块,可对电源参数进行实时监测.本工程考虑装设以下几类仪表:污水提升泵站仪表配置仅表名称仪衰用途仅表型号仪表数量篮舅泵站来fdu8lrg2a1套超声波蠢位计fmu860一rl水的水位超声波篮格栅的f1u8lrg2a2套蠢位整计阻塞状况fmu862一illaia5电峨量计篮舅泵站的出水量m4080k(dnt00)1套进线电藏,电压,有功常规a6v2wh2电气仪裹进线电巍,电压,有3wn6加装p塑,2套功,无功,颤率等dp/3wn6模块量度运目篮舅仪于式变压嚣墨曼,沮控u)一blo1套4自控系统设计4.1系统基本构成本着”集中管理,分散控制,数据共享”的原则,污水提升泵站自控系统由plc控制系统和数据通信系统组成,并与相关污水处理厂的自控系统设备,工业以太网络相匹配,互联,污水提升泵站主要的受控工艺设备有:格栅机,输送机和污水提升泵等.检测受控区域内的工艺参数及主要电气参数有:集水井液位,格栅前后液位差,出水流量;低压进线电流,电压,有功功率等;检测受控区域内的主要设备工况:格栅机,输送机,提升泵,低压进线断路器等.污水内,不间断电源ups为本系统提供可靠的临时后备净化电源.污水处理自控系统示意图见图2.一稠图24.2系统功能(1)根据实时检测的集水井液位数据,自动确定污水提升泵的运行台数,污水提升泵在一定时间间隔内的起/停次数将严格遵守水泵和软起动器特性及技术的要求执行.每台污水提升泵的运行时间将累计并记录,并对其进行循环控制,均衡各泵的运行时间,同时根据机泵的保养要求,提出保养维修建议,提示.(2)根据格栅前后液位差和时间周期参数,控制格栅机和输送机的联动运行.(3)对集水井液位,格栅前后液位差等工艺参数进行监视及越限报警.(4)对干式变压器温度,配电系统的低压电源进线的电量参数进行监视及越限报警.southwestwater&wastewater西南给排水vo1.26no.12004-11技术交流芥芥芥芥模拟斜管沉淀池在平流式沉淀池水质监控中的瘟用东台市自来水公司南苑水厂取水于新泰东河,制水工艺流程如下:取水口一泵房网格絮凝平流式沉淀池_+普通快滤池清水库一二泵房.网格絮凝平流沉淀池设计水量7.5万屯/日,网格反应池l9.811lil2,配水区(沉淀池进水区)181.8m,沉淀区91.418l2,反应池采用穿孔排泥,反应时间30rain,沉淀时间2h,沉淀池采用虹吸吸泥机排泥,沉淀水的取样点设在沉淀池的出水管上,网格反应平流式沉淀池还叠合了清水池,沉淀池水面相对地面标高6.0m,加矾采用变频计量泵人工控制,在生产中规定净水工每小时检测一次源水,沉淀水,滤后水.1问题的提出与分析问题的提出源于一次水质事故的思考,一日夜间,加矾泵发生故障,值班人员未能及时发现,造成近两小时源水未加矾,当取沉淀水检测,发现水质超标时,整个沉淀池都污染了,幸好污水还没进入滤池,但也不得不将整池子水排掉,通过这件事我们发现以前的沉淀水取样点位置存在以下不足:(1)不能有效监测沉淀池的工作状况,监测滞后.反应时间需0.5h,沉淀时间需2h,也就是说净水工在某一时刻加矾制的水2.5h后才能取到水样,加矾严重偏低或偏高都不能及时发现,尤其是加矾量偏低会造成水质事故.(2)监测滞后必然带来调节加矾量滞后,难以做到在保证水质的前提下降低矾耗.特别是在源水变化幅度较大的自然条件下,因为水质测量滞后,所以净水工只能用保守的方法多加点儿矾以确保水质,待源水水质变好时,再用微调的方法逐渐降低加矾量,因为监测滞后,所以加矾量调节时间也长,矾耗也大.要克服这些不足,设想将沉淀水的取样点前移,以缩短监测滞后的时间,减少调整加矾量的周期,这样既可降低矾耗又可及早发现问题,提高制水安全性,防范水质事故的发生.2解决问题的方法配水区中的水是源水加矾后经絮凝反应后形成絮凝体的水,在生产中,配水区中矾花的状况基本决定了沉淀池的出水水质,而平流沉淀池沉淀时间较长,若利用斜管沉淀比平流沉淀时间短的特点,取配水区的水通过模拟斜管沉淀池来监测沉淀水的水质,便可预测平流式沉淀池的出水水质,缩短调节加矾量的时间.3方案设计图1如图1所示,自由水头:h=6.01.0=5m,出水采用dn20镀锌管d=20ram,模拟斜管沉淀池采用pvc管,管径为d.短管自由流水力计算公式:h=etv/2g+hw式中:ot=1.0;hw忽略不计.v=2gh=29.85=9.9m/s斜管