污水处理鼓风机房分控站设计方案说明书

可编程逻辑控制器(西门子)设计说明2014年课程设计可编程序控制器课程设计污水处理鼓风机房分控站课程设计说明学生姓名：夏伟康、李学校编号信息工程学院专业计算机科学与技术14-1级计算机教练沈聪教师职称讲师塔里木大学教务办公系统内容第一章导言21.1设计的背景和意义21.2主要内容和预期目标3第二章设计方案32.1鼓风机的功能及出现问题的预测和处理32.1.1风扇选择3风量调节4空气过滤42.1.4浪涌和预防方法5噪声控制62.1.6风扇冷却72.2鼓风机房7的设计原则2.2.1设计示例72.3我们的设计方案82.4控制结构的软件设计92.4.1 plc编程92.5设计2.5 WinCC6.0监控界面11第三章总结12参考文献13第一章导言1.1设计的背景和意义中国是一个缺水的国家，人均水资源量仅为世界的1/4。此外，中国的水资源在时间、空间和区域上分布不均，加剧了水资源的实际短缺。因此，近年来，中国城市水资源进一步紧张，许多城市严重缺水。与此同时，水污染越来越严重，因此许多城市已经计划和建立自己的污水处理厂，以改变目前的水资源短缺和污染的情况。中国城市污水处理行业在20世纪80年代初逐步发展起来，经过几十年的发展已经初具规模。然而，与国外同期的城市污水处理厂相比，总存在效率低、自动化程度低、能耗高、运行成本高等缺点。随着全球能源供应紧张和自动化需求的增加，中国污水处理厂必将向高度自动化和无人值守方向发展。目前，可编程控制器的稳定性和自动化程度不断增强，使其成为1-3城市污水处理自动化的首选。今天，中国的污水处理行业已经进入快速发展阶段。不仅大城市，许多中小城市、火车站地区，甚至发达地区的乡镇都开始建设污水处理厂。PLC控制器以其技术成熟、通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性价比高等优点，在工业控制中得到越来越广泛的应用。它在污水处理中也得到了一定程度的推广。随着现代控制技术和计算机技术的飞速发展，可编程控制器控制技术已广泛应用于污水处理厂，使整个污水处理过程实现计算机监控、控制和管理(4-6)，以实现高质量、低成本、稳定可靠的运行模式。针对我国水资源日益恶化的形势，介绍了现有污水处理的基本原理和技术，并对新兴的污水处理理论和技术以及污水处理方法进行了评价。水污染是指排入水体的污染物使水体中物质的含量超过水体的背景含量和水体的自净能力。这些污染物使水体的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的利用价值。污水处理方法和技术的基本原则主要是分离和转化。该设计系统应用了先进的工业控制计算机、可编程控制器、工业自动化组态软件技术、电力电子控制技术等。介绍了可编程控制器在污水处理厂自动控制系统中的应用。通过可编程控制器控制系统的配置和控制方式，以及由可编程控制器控制站和上位机组成的控制系统，实现了对污水处理全过程的实时监控和自动控制。我们将污水处理厂的大型工程分为进水泵房子控制站、加氯系统子控制站、加药系统子控制站、预沉淀池系统子控制站、沉淀池系统子控制站、v型滤池系统子控制站、鼓风机房子控制站、配套电源和供水泵房子控制站。当然，我们的团队只能提供少量的鼓风机房子(1)介绍当前工艺技术，根据需要最终选择风机型号，并明确控制要求。通过系统设计方案了解PLC控制系统的所有功能、控制规模和控制方式。(2)根据污水处理的工业对象，分析其工艺流程和控制特点，并根据其控制要求，完成基于可编程控制器的污水处理鼓风机房控制的方案论证和设计，即可编程控制器控制系统的硬件和软件设计。硬件设计部分完成了PLC型号、CPU、数字量和电源模块的选择。软件部分通过污水处理工艺流程完成流程图和梯形图的设计。最后，应使用WINCC6.0组态软件设计系统界面和鼓风机房设计流程图。(3)因为我们想成为鼓风机房的子控制站，所以我们也要做好鼓风机的选择，预测鼓风机可能出现的问题，了解鼓风机能实现的功能。此外，在整个设计过程中，必须了解鼓风机的性能。第二章设计方案2.1鼓风机的功能以及对将要出现的问题的预测和处理方法。2.1.1风扇选择污水处理厂中常用的鼓风机包括罗茨鼓风机和离心式鼓风机，它们都有各自的适用性。1.罗茨鼓风机是一种容积式气体压缩机，其特点是：强制流动，在设计压力范围内，当管网阻力变化时，流量变化不大；在要求流量稳定、阻力变化大的工况下，可以自动调节，工作适应性强。与离心式风机相比，价格较低，噪音较大，存在润滑油漏入气缸的缺陷。同时，其风量调节只能采用变频调速和出气管放气。变频调速设备本身的价格比鼓风机高，而且排气管放气会造成能源浪费，所以只适用于小型污水处理厂。2.离心鼓风机是速度型的。与容积式鼓风机相比，离心式鼓风机具有连续供气、平衡运行、效率高、结构简单、噪音低、体积和重量小、易损件少等优点。离心鼓风机分为多级低速和单级高速。单级高速用于提高转速以达到所需的风压。多级鼓风机的流道较短，因此减少了多级之间的流道损失。特别是节能效果好的进气导叶可用于调节风量，适用于大中型污水处理厂。经过我们小组的仔细讨论和分析，我们最终决定选择离心式鼓风机。2.1.2风量调节曝气池的空气需求不断变化，空气温度也会引起空气量的变化。为了节约能源，鼓风机的供气量需要不断变化以适应新的工作条件，即风量调节。鼓风机的风量调节包括出口节流调节、入口节流调节、入口导叶调节(过气预旋调节)和变速调节。它们的主要特点是：1.出口节流调节是一种人为增加管网阻力的调节方法，会大大降低整个装置的效率。2.进气节流调节是通过改变进气阀的开度来改变风扇的性能曲线，以达到调节的目的。这种方法比出口节流更经济，节流后喘振流向小流量方向移动，使得风机可以在更大的流量范围内工作。这是一种简单且常用的调整方法。3.进口导叶的调节是一种气流预旋的调节方法。其效率高，调节范围大。在避免风机喘振、提高风机效率和实现自动控制方面具有明显的优势。然而，这种装置的结构是复杂的，特别是对于多级风扇。如果在每一级之前使用导向叶片，整个装置就太复杂了。如果第一级只使用导向叶片，效果并不明显。因此，这种方法有一定的局限性，效果最好的只有在单一的-目前常用的风量调节方法有进口节流、进口导叶调节和变速调节。东郊污水处理厂和鸡庄子污水处理厂均采用进口导叶进行调节，无缝钢管厂污水处理工程采用变速调节。通过调节鼓风机的风量，可以节省大量电能，降低运行成本。空气过滤为了节约能源消耗和提高氧气利用率，微孔曝气器目前主要用于污水处理厂的曝气池。该曝气器的配气孔径约为160m，因此进气必须过滤，以免堵塞微孔。一般情况下，通过的粉尘粒径小于2m，除尘效率在95%以上。目前，污水处理厂的空气过滤设备主要有静电除尘器和过滤除尘器。1.静电除尘器电场产生的静电力用于从气流中分离灰尘颗粒。静电除尘器内设有高压电场。在电场的作用下，空气中的自由离子移动到两极。当电压上升到一定值时，会发生空气电离，灰尘颗粒会移动到集尘极并沉积。静电除尘器对粒径为1-2 m的粉尘颗粒的除尘效率为98-99%，与其他高效过滤器相比，静电除尘器阻力较小，但结构复杂，设备庞大，一次性投资大。2.捕尘滤器灰尘和气体被过滤材料(纤维和织物)分开。过滤器中粉尘的分离依靠筛网过滤、惯性碰撞、接触滞留、扩散、静电等机制的综合作用，具有除尘效率高、结构简单、投资少、运行稳定可靠等优点。2.1.4浪涌及预防方法1.汹涌在风扇运行期间，当流速连续减小到一个值时，进入叶栅的空气流被分离，并以小于分离区域中叶轮旋转角速度的速度沿叶轮旋转方向移动，这就是旋转分离。当旋转脱离并扩散到整个通道时，风机的出口压力会突然大幅下降，但管网中的压力不会立即下降，因此管网中的气体压力会大于风机出口处的压力，管网中的气体会回流到风机，直到管网中的压力下降到风机出口压力以下。然后，鼓风机开始再次向管网供气，将回流气体压出，从而降低了机器中的流量，压力再次突然下降，管网中的气体再次流回鼓风机。该循环在整个系统中产生周期性的低频高幅压力脉动和气流振荡现象，并产生很大的噪声。机器产生剧烈振动，无法工作。这是浪涌。理论上，喘振工作点不能正确计算，只有经验才能用来判断在性能试验中是否进入喘振工作点。(1)倾听并测量风扇出口管中的气流噪音。当接近喘振状态时，空气出口管道中的空气流发出的噪音高低不一，导致周期性变化。当进入喘振状态时，噪声立即急剧增加，甚至出现音爆。(2)观察风机出口压力和入口流量的变化。在正常运行期间，出口压力和入口流量变化不大，当进入喘振区时，两者变化都很大。(3)观察身体的振动。当进入喘振区时，机身和轴承将发生强烈振动。2.预防方法出气管用于排气。出气管上设有旁通管。一旦空气量降至满，旁通管上的阀门将自动打开和放气。此时，进气流量增加，工作点可从喘振区移至稳定工作区，从而消除了因小进气流量和过大冲击角引起失速和喘振的可能性。当用进口导叶调节风量时，随着工况的变化，导叶旋转改变通道面积，以满足新工况的要求，从而避免气流失速安装消声器是控制风扇噪音的主要方法。消声器是一种防止声音传播并允许气流通过的装置。它能大大降低进风口和出风口的辐射噪声。东郊污水处理厂在进气廊道的整个横截面两侧设置了多块长度超过2 m的吸声板，空气在吸声板之间通过以降低噪音。另一方面，鸡庄子污水处理厂在进气管和出气管上安装了消音器。(2)隔音和吸声在将消音器添加到风扇的入口和出口管道之后，风扇壳体的辐射噪声仍然极大地干扰周围环境。在条件允许的情况下，可以采取隔音措施，可以设置隔音室，并且可以在室内墙壁和天花板衬里上粘贴多孔吸声材料，以消除单元产生的噪音。隔振振动是噪声的主要来源，风力发电机组的振动会产生低频噪声，因此降低机器振动是控制噪声的根本方法。因此，应选择铸铁作为风机的外壳材料，以增加设备的自重和外壳的厚度，减少自振。柔性波纹管阻尼接头设置在风扇的入口和出口，以减少风扇的振动传递到风道时产生的辐射噪声。对于小型鼓风机，可以在机组的基础上增加一个风门。(4)涂层目前，大多数室外出风管都位于地面上。在实际操作中，噪声非常高。所有出风管均可位于地面以下，管道可被土层吸收或覆盖隔音材料。通过综合治理，整个爆破系统的噪声将降低到标准要求。2.1.6风扇冷却为了改善鼓风机房的运行和管理环境，在选择鼓风机时应考虑鼓风机的冷却方式。目前普遍采用水冷(如鸡枞子污水处理厂)和空冷(如东郊污水处理厂)。通过运行发现，虽然在水冷中增加了冷却水系统，但运行环境良好。然而，风冷式鼓风机将热量直接排放到室内。夏天，室温高达40以上。因此，东郊的污水处理厂不得不在每个鼓风机上安装一个风扇和排气管，影响了机房的环境。因此，风机选择应选择水冷式。2.2鼓风机房的设计原则2.2.1设计示例东郊污水处理厂：规模m3/d，鼓风机房总风量m3/d，单次风量39000 m3/d，4台鼓风机3用1备。工艺流程：空气从百叶窗进入，通过空气过滤器和消音器进入鼓风机，升压后供给曝气池。设计特点：1.百叶窗、过滤器和消音器都布置在进气道中。厂房和风道是作为一个整体设计的(如图所示)。这种布置结构紧凑，占地面积小，工艺管道短，有利于消除和降低噪声。小阻力。2.为了保证检修风机和更换滤袋时不间断供气，进气道中部设有密封门，将风道分成两部分。正常运行时，中间密封门打开，检修时，密封门关闭，一侧工作。3.为了保证风道的结构安全和风机的正常运行曲线，在风道两侧设置泄压门，保证风道内的内压降小于150毫米水柱。由于风扇入口处的负压过大，风扇的运行状态将偏离设计值。高于该值时，泄压门将自动打开，空气将进入以减小压差。4.溶解氧与进口导流叶片的自动控制曝气池内装有溶解氧探头，将测得的溶解氧值输入到可编程控制