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自来水厂滤池扩建自控系统设计及安装朱智滨

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第5期作者：朱智滨

[导读] 摘要：本文主要对三亚海棠湾水厂滤池自控部分进行介绍，自控系统施工安装由我厂技术人员自行完成，结合本次的施工经验，提出了一些自己的经验和见解。

        海南天涯水业东部供水有限公司海南省三亚市 572013
        摘要：本文主要对三亚海棠湾水厂滤池自控部分进行介绍，自控系统施工安装由我厂技术人员自行完成，结合本次的施工经验，提出了一些自己的经验和见解。
        关键词：滤池、自控系统、安装、调试
        引言：三亚海棠湾水厂原规模为5万m3/d,扩建规模为5万m3/d,建成后规模为10万m3/d,扩建工程内容主要有絮凝平流沉淀池、V型滤池、清水池等。本文主要介绍滤池扩建自控部分。
        滤池控制系统设计
        原滤池控制系统为一台主站与六台子站PLC（每格滤池1个子站）进行通讯。二期扩建滤池六座，就地安装六台操作台，每台操作台用一台PLC子站控制，操作台PLC作为子站与原有滤池主站进行通讯。主站控制鼓风机和反冲洗水泵等共用设备，并采集滤池仪表等信号，如滤前浊度、滤后浊度和余氯等。各个滤池子站主要控制各个滤池的设备，如进水闸阀、排水闸阀、出水阀、气冲阀、水冲阀、余气阀等，并采集各个滤池的仪表等信号，如滤池液位、水头损失等。
        滤池正常过滤分为手动运行和恒水位运行，恒水位运行为通过每格滤池的PLC子站采集每格滤池的水位信号，实时对每格滤池出水调节阀进行调节（水位一般保持在120cm），水位高于设定值120cm时，调节阀增大开度，当水位低于设定值时，调节阀减小开度，保持滤池水位基本恒定。出水调节阀太过于频繁调节，会降低阀门使用寿命和能耗，为了使出水调节阀不要太频繁调节，可设置一个调节偏差，如实际水位与设定水位值相差正负5cm内不调节。
        滤池反冲洗分为手动反冲洗和自动反冲洗，手动冲洗为就地控制柜按钮控制，自动冲洗为主站PLC控制。反冲洗时，子站将配合主站，控制相应的工艺设备（如：本格滤池阀门），而主站则控制滤池共用部分的工艺设备，如鼓风机和反冲洗水泵等。因此，反冲洗过程是一个以主站为主，子站为辅，相互协调的控制过程。自动反冲洗的条件有周期时间和水头损失，当达到其中一个条件就进行自动反冲洗。
        自动反冲洗程序：
        （1）关闭进水闸板，出水阀开度开到50%，待滤池水位下降到排水槽上沿关闭出水阀，开排水闸阀，排水闸阀开到位后，进入下一步气冲阶段。
        （2）气冲阶段，启动鼓风机，开气冲阀，进水闸阀开30%，滤池进行气冲洗；气冲洗阶段约2分钟（时间可调）。完成后进入下一步气水混冲阶段。
        （3）气水混冲阶段，起动1台反冲洗泵，泵启动后开启水冲阀门，进行气水混合冲洗；约4分钟（时间可调），冲洗时间结束，关闭气冲阀门，停鼓风机，开余气阀10秒（时间可调），排完余气后，进入下一步。
        （4）水冲阶段，再开启一台水泵，共两台水泵进行冲洗6分钟（时间可调）；冲洗时间结束，停反冲洗泵和水冲阀，关闭排水闸阀，完成一次反冲洗过程。
        （5）进水闸阀开到100%进水，到设定值液位后，进入恒水位过滤。
        滤池安装
        滤池安装可分为施工准备、操作控制台及水质仪表安装、电缆敷设、接线、调试等。
        （1）施工准备
        施工准备包括技术准备和物质准备。技术准备，熟悉图纸，参加施工图设计会审，发现问题，提出疑问及向设计院提出合理化建议。对施工人员进行技术交底，交代施工技术要求、施工要点及注意事项，强调施工具体要求、安全措施和施工程序。物质准备，根据施工内容做好施工机具、标准仪器、仪表设备及材料的准备。

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        （2）操作控制台及水质仪表安装
        安装前应具备：基础底座安装完毕；地板、墙面及门窗等全部施工完毕；空调系统已安装完成并投入运行；供电系统及室内照明安装完成并已投入使用；接地系统施工完毕，并且接地电阻符合设计文件规定。
        操作控制台安装。做好安装前的开箱检查，按设备清单、设计图纸核对控制台的规格尺寸，外观是否符合要求，有无划痕、变形，面漆是否完整等，以及箱内主要设备及元件等规格、型号、品牌是否设计要求，布置是否安全合理，关键部件应有合格证及产品制造许可证的复印件等。
        按设计图纸布置将操作台依次按编号放于基础型钢上，再找平找正。柜体安装垂直度允许偏差不应大于1.5‰。操作台与基础型钢固定，每台操作台单独与基础型钢做接地保护。以保证操作台的接地牢固良好。安装完毕后，应全面复查一次，并做好安装记录。
        水质分析仪表的安装。做好开箱检查工作，按照设计图纸核对产品规格、型号、铭牌参数、数量及产品合格证，做好检查记录，并收集产品资料说明书等。
        仪表应安装在便于观察显示值的位置，一般距地面高度为1.2-1.5米之间，仪表安装环境要保证有良好的采光及通风，避免阳光直接照射，不受异常的震动和冲击。安装前应仔细阅读设计要求、仪表安装说明书和向厂方咨询等。仪表安装过程应轻拿轻放，严禁碰撞探头，仪表传感器的进出水口要用软管连接，采用柔性连接，能降低损坏传感器的风险，便于日后维护，传感器与变送器的电缆连接应采用出厂配套的专用电缆，且中间不能有接头，安装后应牢固、整体找平找正。
        （3）电缆敷设
        电缆在敷设过程中，应注意几点：避免划伤及遭受机械外力的危害，保证屏蔽电缆的屏蔽层完整、连续；电力电缆和控制电缆不应敷设在同一层支架；电缆不应有中间接头，各种端子都要连接牢固，当需要有中间接头时，应在接线箱货接线盒内接线；信号电缆和电源电缆要分开敷设，尽量避免交叉，不可避免交叉时，以垂直角度交叉；备用电缆芯线应留有足够接线长度。电缆敷设完毕后，应进行校线和标号，在电缆的终端处，应加标志牌，并及时清理杂物，盖好盖板。
        （4）接线
        接线采用接线端子排接线，接线端子排接线方便快捷，整齐美观。使用接线端子排接线应注意：强电与弱电回路的端子排应分开设置，端子排接线应采用螺栓连接，连接可靠牢固，方便以后拆、装工作。端子排应分类设置，可以按数字输入量、数字输出量、模拟输入量、模拟输出量、电源及接地等分类安装。接线端子在安装时应留有15%的余量，方便以后的扩展工作。
        信号线一般都采用带屏蔽层信号电缆。接线前应校线，线端应套标签套管，接线走向要横平竖直。剥去外部护套的绝缘芯线及屏蔽线，应加设绝缘护套。信号线的屏蔽层要接控制地，在不影响操作、安装和美观的条件下，信号线应避免过长。不在线槽内的线用缠绕管将其缠绕起来，从外面只能看到线标、接头部分。信号线布置应分开强电和弱电，避免产生干扰，影响设备安全可靠运行。
        （5）调试
        水质仪表调试要点：仪表调试前需完成校正，检查仪表测量范围是否符合设计要求，仪表检测数据与化验室检测数据进行对比，核对仪表的灵敏度和准确度，设置现场仪表输出量程和中控室上位机量程一致，核对仪表数据与上位机数据是否一致。
        PLC调试：根据设计图纸核对PLC外部IO接线是否正确。检查外部信号反馈值和输出值是否准确。检查程序逻辑关系是否符合生产工艺要求。检查操作台PLC子站和滤池PLC主站通讯情况，根据通讯清单，核对每一位信号是否准确。在调试时，如生产条件不具备，可进行模拟调试，发现问题及时更改程序，模拟调试完成后，需记得把给定模拟值恢复。PLC调试完成后，进行上位机调试。
        上位机调试：对系统的通讯进行调试，检测新增PLC系统通讯是否正常，与原有PLC是否存在通讯冲突，造成通讯中断；对系统组态功能进行测试，在上位机操作单体设备，检查动作是否正常，反馈信号是否正确；对新增滤池系统进行顺控逻辑、联锁及报警等试验，检查是否符合生产工艺；新增滤池调试完成后，应与一期滤池进行联动试运行，检查在滤池反冲洗阶段是否存在冲突，只能有一座滤池进行反冲洗。
        结语
        以上是本人对此次施工安装的一些见解和总结，在此项目中，主要是企业内部自行施工，不仅为企业节省了施工成本，还为企业培养部分技术人员。也为以后的维保工作打下良好的基础。