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淺談在線監(jiān)測系統(tǒng)與配電能效平臺在供水水廠的應(yīng)用

更新時間: 2023-11-03   點擊次數(shù): 532次

【摘要】針對自來水廠工藝老化資金有限的問題,設(shè)計水廠在線監(jiān)測系統(tǒng),采用安科瑞,對原水濾后水、出廠水進行采樣分析,并通過基于組態(tài)的上位機系統(tǒng)實現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。該系統(tǒng)指導(dǎo)了水廠工藝生產(chǎn),提高了經(jīng)濟效益。

【關(guān)鍵詞】自來水在線監(jiān)測;PLC;經(jīng)濟效益

0引言

近年來,我國水源地污染日益嚴重是城市供水行業(yè)面臨的主要問題,這增加了城市自來水廠供水處理難度。我國城市供水行業(yè)以提高供水質(zhì)量、改善供水服務(wù)、優(yōu)化供水成本和保障供水安全為總體目標(biāo),因此部分水廠原有的混凝、沉淀、過濾、消毒等常規(guī)凈水處理工藝都面臨升級改造的需要,要對水廠水處理系統(tǒng)做出整體的生產(chǎn)效能評價,使其在水質(zhì)達標(biāo)的前提下盡量節(jié)省能耗控制生產(chǎn)運行成本。

水質(zhì)在線監(jiān)測在原有老工藝基礎(chǔ)上建立了自動監(jiān)測系統(tǒng),及時反映水廠各環(huán)節(jié)水質(zhì)變化,在盡量減少投資成本、節(jié)省能耗、控制生產(chǎn)運行成本的同時,更好的指導(dǎo)生產(chǎn)。本文設(shè)計的水處理在線監(jiān)測系統(tǒng),可用于水處理的各個環(huán)節(jié),目前該系統(tǒng)己應(yīng)用于秦皇島市自來水有限公司海港水廠,優(yōu)化了水廠水處理方案,提高了經(jīng)濟效益。

1在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

目前,在線監(jiān)測比較成熟的常規(guī)監(jiān)測項目有:水溫、PH值、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、COD、TOC、氨氮等等。對于水廠來說,由于資金有限、選擇濁度進行監(jiān)測。

濁度表示溶于水中的物質(zhì)及懸浮于水中物質(zhì)對光線透過時所發(fā)生的阻礙程度。它的標(biāo)準(zhǔn)單位是l升蒸餾水中含l毫克二氧化硅,叫做1毫克/升(NTU)的渾濁度。濁度是生活飲用水和某些生產(chǎn)用水的重要指標(biāo)之一,國家發(fā)布的《生活飲用水衛(wèi)牛標(biāo)準(zhǔn)》要求飲用水濁度不能超過l。

水廠資金有限,無法在工藝的各個環(huán)節(jié)安裝濁度儀,考慮到對生產(chǎn)的指導(dǎo)意義,先在四閥車間和虹吸車間監(jiān)測經(jīng)過過濾后的水質(zhì)濁度(NTU)。四閥車間有六組濾池,但僅有一臺濁度儀,為每組濾池安裝一條采樣管,濁度儀安裝在下方,利用重力作用讓采樣水自動流到儀器中,在每條采樣管上安裝自動和手動閥門,可以按鈕操作控制采樣哪一組濾池:虹吸車間有三組濾池,也共用一臺濁度儀,利用采樣泵抽取濾后水沿著采樣管為濁度儀供水,用按鈕操作控制采樣哪一組濾池。然后,陸續(xù)又在水廠原水及出廠水處安裝濁度儀。水廠原水來自兩個水源地:石河水庫、桃林口水庫。原水進入水廠后,要經(jīng)過蓄水池,水會在蓄水池中存儲2~3小時候才進入沉淀池,考慮到原水濁度對加藥量的指導(dǎo)意義,把濁度儀安裝在沉淀池進水口,水廠有半流、斜板兩個沉淀池,每個沉淀池進水處各安裝一臺濁度儀。

出廠水濁度儀安裝在供水泵房,泵房有六臺清水泵,需要在每臺泵的出水口各安裝一臺濁度儀,考慮到資金問題,共用一臺濁度儀,手動操作取水。

2,安科瑞電氣針對水廠監(jiān)測推出能效管理解決方案--AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

2.1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系,AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護、監(jiān)測、分析、治理裝置,用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度,重點監(jiān)測主要用能設(shè)備能效,保護污水廠運行安全可靠,提高污水廠能效,為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細的解決方案。

2.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成,涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運維等,貫穿水務(wù)能源流的始終,幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務(wù)配電系統(tǒng)運行狀況,并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

2.3平臺拓撲圖

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2.4平臺子系統(tǒng)

2.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控

對水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護,實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能,對異常情況及時預(yù)警。

監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。

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2.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理

水務(wù)中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在大量諧波,通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量,并配置對應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。

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2.4.3電動機管理

馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能,電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。高效、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)信息,對電機進行健康診斷和預(yù)防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

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2.4.4能耗管理

為水務(wù)搭建計量體系,顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗,通過能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向,找出能源消耗異常區(qū)域。

將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中,從多個維度對比分析,實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比,幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個工廠的能源消耗,能源成本,標(biāo)煤排放等的情況。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務(wù)中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量,同環(huán)比對比分析,能耗總量和能耗強度計算,標(biāo)煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。

能效分析按三級計量架構(gòu),分別進行能效分析,契合能源管理體系要求,可對各車間/職能部門的能效水平進行分析,同比、環(huán)比、對標(biāo)等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù),在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖,并進行同比和環(huán)比分析,同時將污水的單耗與行業(yè)/先進指標(biāo)對標(biāo),以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝,從而降低能耗。

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2.5智能照明控制

系統(tǒng)為污水廠、自來水廠、水泵站等提供了照明控制管理方案,支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式,模塊可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能,盡量利用自然光照,實現(xiàn)室內(nèi)、廠區(qū)照明的智能控制達到安全、節(jié)能、舒適、高效的目的。

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2.6電氣安全

2.6.1電氣火災(zāi)監(jiān)測

監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度,實現(xiàn)對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預(yù)警。

2.6.2消防應(yīng)急照明和疏散指示

根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù),通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。

2.6.3消防設(shè)備電源監(jiān)測

監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常,保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)備可以正常投入使用。

2.6.4 防火門監(jiān)控系統(tǒng)

防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設(shè)備即防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài),實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉及故障狀態(tài),顯示終端設(shè)備開路、短路等故障信號。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來,當(dāng)終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時,防火門監(jiān)控器能發(fā)出報警信號,能指示報警部位并保存報警信息,保障了電氣安全的可靠性。

2.7 環(huán)境監(jiān)測

污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預(yù)警,保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當(dāng)可燃氣體或有害氣體濃度超標(biāo)可自動啟動排風(fēng)風(fēng)機或新風(fēng)系統(tǒng),排除隱患,保持良好的水處理環(huán)境。

 

2.8分布式光伏監(jiān)測

實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài),逆變器運行監(jiān)視,對逆變器直流側(cè)每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率,逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測,以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù)。

平臺結(jié)合廠區(qū)實際分布情況,通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況,顯示匯流箱、并網(wǎng)點位置,各個屋頂?shù)难b機容量。

2.9工藝仿真監(jiān)控

平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設(shè)備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護,進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機,與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

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3.相關(guān)平臺部署硬件選型清單

3.1電力監(jiān)控、電能質(zhì)量、電動機管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

應(yīng)用場合(10KV)

產(chǎn)品

型號

功能

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10KV進/饋線

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AM6-L

相間電流速斷保護,(可帶低壓閉鎖),相間過電流保護(可帶低壓閉鎖),兩段式零序過流保護,反時限相間過流保護(可帶低壓閉鎖),零序反時限過流保護,過負荷保護,控制回路異常告警。

10/0.4KV變壓器

AM6-S

分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接 點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、 裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT 斷線、CT 斷線、對時異常等) 、遙控 開關(guān)、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、 跳閘、故障電流電壓)等。

智能操控裝置

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ASD500

一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示(標(biāo)配一路強制加熱)、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、RS485接口、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫。

10KV計量

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APM520

該儀表采用交流采樣技術(shù),能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù),可通過面板薄膜開關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通訊接口,采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的直流模擬信號輸出;或帶開關(guān)量輸入/輸出,繼電器報警輸出等功能。


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