一、項(xiàng)目概述
為提升平潭污水處理廠的運(yùn)行效率、處理效果與管理水平，保障出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗與減員增效，特制定本自控儀表系統(tǒng)技術(shù)方案。本方案旨在構(gòu)建一個(gè)集成化、智能化、高可靠性的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)體系，對(duì)全廠工藝流程進(jìn)行集中監(jiān)控與自動(dòng)化控制。
二、設(shè)計(jì)原則與目標(biāo)
- 可靠性原則：系統(tǒng)采用成熟穩(wěn)定的技術(shù)與設(shè)備，具備完善的冗余與容錯(cuò)機(jī)制，確保連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
- 先進(jìn)性原則：采用當(dāng)前主流的工業(yè)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及軟件平臺(tái)，保證系統(tǒng)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的技術(shù)領(lǐng)先性。
- 開(kāi)放性原則：系統(tǒng)架構(gòu)與通信協(xié)議遵循國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)，具備良好的擴(kuò)展性，便于與上級(jí)管理平臺(tái)及其他系統(tǒng)集成。
- 經(jīng)濟(jì)性原則：在滿足功能與性能要求的前提下，優(yōu)化配置，降低建設(shè)與長(zhǎng)期維護(hù)成本。
- 核心目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)全廠“無(wú)人值守、少人巡檢”，達(dá)到工藝流程自動(dòng)控制、關(guān)鍵參數(shù)在線監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、故障預(yù)警與智能決策支持的綜合效能。
三、系統(tǒng)總體架構(gòu)
本自控系統(tǒng)采用基于工業(yè)以太網(wǎng)的“集中管理、分散控制”的集散型控制系統(tǒng)（DCS）或可編程邏輯控制器（PLC）系統(tǒng)架構(gòu)，分為三級(jí)：
- 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：由各類在線監(jiān)測(cè)儀表（如pH計(jì)、溶解氧儀、濁度儀、流量計(jì)、液位計(jì)等）與執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如泵、閥門(mén)、攪拌器、鼓風(fēng)機(jī)等）組成，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集工藝參數(shù)并執(zhí)行控制指令。
- 過(guò)程控制層：在各工藝單元（如進(jìn)水格柵、生化池、沉淀池、深度處理車間、污泥脫水間等）設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)控制站（PLC）。PLC負(fù)責(zé)對(duì)本單元設(shè)備進(jìn)行邏輯與過(guò)程控制，并與儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
- 生產(chǎn)管理層：在中央控制室設(shè)置操作員站、工程師站、數(shù)據(jù)服務(wù)器及必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控軟件（如SCADA系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)全廠工藝流程的動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警管理、報(bào)表生成及遠(yuǎn)程操控。
四、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)核心內(nèi)容
- 監(jiān)控軟件平臺(tái)：
- 采用功能強(qiáng)大的SCADA/HMI軟件，如WinCC、Intouch、iFIX或同等級(jí)別國(guó)產(chǎn)軟件。
- 開(kāi)發(fā)全廠工藝總貌圖、分區(qū)流程圖、設(shè)備狀態(tài)圖、趨勢(shì)曲線圖、報(bào)警總覽畫(huà)面等。
- 實(shí)現(xiàn)設(shè)備的手動(dòng)/自動(dòng)/遠(yuǎn)程控制模式無(wú)擾切換。
- 控制策略與功能：
- 進(jìn)水提升與預(yù)處理：根據(jù)液位自動(dòng)控制粗/細(xì)格柵、提升泵的運(yùn)行；基于時(shí)間或液位控制沉砂池排砂。
- 生化處理過(guò)程：核心采用溶解氧（DO）在線反饋控制鼓風(fēng)機(jī)頻率與曝氣量；根據(jù)進(jìn)水負(fù)荷（流量、COD、氨氮）智能調(diào)整污泥回流比、混合液回流比及碳源/除磷藥劑投加量。
- 沉淀與過(guò)濾：根據(jù)泥位控制排泥閥及排泥泵；根據(jù)濾池水位或運(yùn)行時(shí)間控制反沖洗過(guò)程。
- 污泥處理系統(tǒng)：聯(lián)動(dòng)控制濃縮、脫水設(shè)備的啟停及藥劑投加。
- 儀表與設(shè)備管理：關(guān)鍵儀表設(shè)置自診斷與數(shù)據(jù)有效性校驗(yàn)；重要設(shè)備（如鼓風(fēng)機(jī)、大功率水泵）設(shè)置運(yùn)行時(shí)間均衡與故障連鎖保護(hù)。
- 數(shù)據(jù)服務(wù)與管理：
- 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與歷史數(shù)據(jù)庫(kù)：存儲(chǔ)所有過(guò)程數(shù)據(jù)、報(bào)警事件與操作記錄，存儲(chǔ)周期不低于一年。
- 報(bào)表系統(tǒng)：自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)，包含水量、水質(zhì)、能耗、藥耗、設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)等關(guān)鍵生產(chǎn)指標(biāo)。
- 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：組建安全、高速的工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)，連接各控制站與中控室。預(yù)留與廠區(qū)安防系統(tǒng)、企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)及上級(jí)環(huán)保監(jiān)管平臺(tái)的數(shù)據(jù)接口。
- 高級(jí)應(yīng)用服務(wù)（可選）：
- 智能預(yù)警與故障診斷：基于數(shù)據(jù)模型，對(duì)工藝異常（如污泥膨脹、硝化異常）和設(shè)備潛在故障進(jìn)行早期預(yù)警。
- 能耗優(yōu)化分析：分析全廠能耗分布，為曝氣系統(tǒng)、泵站等主要耗能單元提供優(yōu)化運(yùn)行建議。
- 移動(dòng)終端監(jiān)控：支持通過(guò)授權(quán)后的平板電腦或手機(jī)，在廠區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)監(jiān)視與應(yīng)急操作。
五、主要儀表配置方案
針對(duì)污水處理工藝關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，配置以下主要在線監(jiān)測(cè)儀表：
進(jìn)水段：電磁流量計(jì)、pH計(jì)、COD在線分析儀、氨氮在線分析儀、總磷在線分析儀。
生化池：溶解氧（DO）儀、氧化還原電位（ORP）儀、懸浮固體濃度（MLSS）儀。
二沉池/出水段：濁度儀、懸浮物（SS）儀、pH計(jì)、總氮/總磷在線分析儀、紫外線消毒劑量監(jiān)測(cè)儀。
污泥段：污泥濃度計(jì)、污泥界面儀。
所有儀表應(yīng)具備4-20mA或數(shù)字信號(hào)輸出，防護(hù)等級(jí)滿足現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求（通常不低于IP65）。
六、實(shí)施與服務(wù)體系
- 系統(tǒng)集成：包括硬件采購(gòu)、軟件授權(quán)、機(jī)柜裝配、網(wǎng)絡(luò)布線、系統(tǒng)組態(tài)、程序開(kāi)發(fā)與調(diào)試。
- 安裝調(diào)試：配合工藝設(shè)備安裝，完成儀表標(biāo)定、控制柜安裝、單點(diǎn)測(cè)試、回路測(cè)試及聯(lián)動(dòng)試車。
- 培訓(xùn)服務(wù)：為廠方操作人員、維護(hù)人員及管理人員提供系統(tǒng)的理論知識(shí)與實(shí)際操作培訓(xùn)。
- 售后服務(wù)：提供不少于一年的質(zhì)保期，提供7x24小時(shí)技術(shù)支持，定期回訪與系統(tǒng)維護(hù)，確保系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
七、預(yù)期效益
通過(guò)本技術(shù)方案的實(shí)施，平潭污水處理廠將建成一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行高效的自動(dòng)化管理系統(tǒng)，預(yù)期實(shí)現(xiàn)：出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)率顯著提升；單位處理能耗與藥耗有效降低；人力資源配置進(jìn)一步優(yōu)化；生產(chǎn)決策由經(jīng)驗(yàn)型向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變，全面提升廠區(qū)的現(xiàn)代化運(yùn)營(yíng)管理水平與經(jīng)濟(jì)效益。
