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西门子(中国)有限公司数字化工业集团
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  • 西门子全集成自动化解决方案在污水处理厂的应用
  • 发布时间:2013/5/21 12:05:04   修改时间:2013/5/21 12:05:04 浏览次数:2376
  •   由于本项目的污水处理规模均属中小型,对用户而言,自动化控制系统的性价比成为了用户最为关心的关键要素之一。实践证明,系统运行稳定,PLC采集数据准确快速,能有效保证重要设备运行安全。截止目前,太平污水处理厂在西门子全集成自动化解决方案的全程管控下,出厂水水质已达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的一级B排放标准。最大限度上保护了用户投资,是既因地制宜、又经济实用的理想选择。

    广东省清远市清新县太平污水处理厂俯视图


      前言
      近年来,伴随着我国经济快速增长,珠江三角洲等城镇密集地区的发展迎来了前所未有的机遇期,而工业化进展的同时也引发了供水紧张与水体污染等问题,甚至发生了严重的“生态危机”事件,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐,亟待解决。

     二沉池现场仪表箱

      根据广东省的发展规划,在“十一五”期间广东经济欠发达地区——东西北地区要实现所有县城都配备污水处理设施。在此背景下,由省政府统一部署,广东省广业环保产业集团公司(简称“广业环保集团”)承接了广东省内经济欠发达地区的一批污水处理厂项目,其中的51个规模(日处理能力)在1~8万吨的项目由广州东芝白云自动化系统有限公司(简称“东芝白云”)提供电气及自动化集成系统的设计、工程安装和保养服务。
      东芝白云是广州白云电器设备有限公司、株式会社东芝、东芝(中国)有限公司共同投资设立的中外合资企业。公司作为西门子授权的系统集成商,自2004年成立以来就把与水环境相关的自动化业务作为主营目标,运用东芝集团多年积累的制造、集成、运营管理的经验,结合西门子先进的电气自动化产品为客户提供符合我国国情的全套解决方案。
      严峻考验
      2009年8月,东芝白云在得到广业环保集团负责的广东省东西北部污水处理厂自动化系统集成订单后即面临了前所未有的严峻挑战。多达51个污水处理厂的庞大规模、对于出厂水质必须达标的严苛要求以及作为标准示范工程的重大影响都给东芝白云施加了前所未有的压力与考验,项目面临的挑战总结为以下两点:
      全厂控制系统的稳定性及易维护性
      污水处理控制系统的稳定运行及方便操作维护是评价系统优劣的重要条件,也是与污水处理厂日常生产运营息息相关的决定因素。加之广东东西北部地区潮湿、多雷雨的自然条件,对暴露在室外的仪表、设备的抗外界环境干扰能力也提出了新的考验。
      超短货期、超大工程量
      本项目遇到的51个污水处理厂工程同时实施并要求在2个月内全部完成,对于所有的系统集成商而言都是一项“不可能完成的任务”。
      实施方案
      作为系统集成商,在工程项目的实施过程中,东芝白云面临着与自动化厂商、最终用户(厂方)多方协调配合的工作。考虑到与西门子公司长期以来彼此愉快的合作经历及其强大的供货支持、服务保障能力,东芝白云毫不犹豫地选择了西门子的全集成自动化解决方案为广业环保集团建设运营的广东东西北部污水处理厂保驾护航。
      以广东省清远市清新县太平污水处理厂位于清新县太平镇工业园为例,一期设计规模为1万吨/日,污水处理工艺采用A2/O 工艺。A2/O 生物法为目前我国中小型污水处理厂广泛应用的一种污水处理工艺。主要处理工段可分为污水处理和污泥处理两个环节。污水处理段由粗格栅间、进水泵房、细格栅间、旋流沉砂池、微曝氧化沟、二沉池和消毒出水池组成。污泥处理段由回流污泥泵站、污泥脱水机房组成。按照符合水厂总体管控和工艺特点的需求,全厂采用了以计算机加PLC和现场仪表的方式构成一个分布式控制系统,根据西门子公司全集成自动化(TIA,Totally Integrated Automation)的思想,可以将太平污水处理厂控制系统分为管理级和现场级两个层次。
      管理级
      是全厂控制系统的核心部分,在中控室设置两台工控机,通过10/100Mbps快速以太网与各个PLC控制站及厂级内部局域网相连。管理级的两台计算机具有相互通讯的功能,可实现数据交换或共享。SCADA监控软件具有模拟画面、数据存储、历史趋势和实时图表、报警管理等功能,操作员可浏览污水处理的各工艺过程画面,显示当前状态并按顺序记录、输出并能完成各类数据的记录、存盘、报警,处理打印各种生产报表和曲线图。
      现场级
      是实现过程自动化控制的基础和关键环节,由现场仪表、可编程控制器、变频器等设备组成。太平污水处理厂根据工艺地段设置三个PLC控制站:位于变电所的PLC01分站、位于污泥脱水机房的PLC02分站和位于消毒出水池的PLC03分站,各站点通过高速以太网实现数据交换与通讯。
      下面以变电所PLC01分站为例介绍PLC系统的硬件配置:
      由于具备模块化结构设计、无风扇结构及易学易用的特点,本项目选用了西门子S7-300系列PLC作为主控制器,通过CPU315-2PN/DP自带的PROFIBUS-DP通讯端口与一套S7-200系列PLC构成现场总线分布式控制系统。配置1台西门子SCALANCE工业以太网交换机将本地数据接入环形网络,同时设置1台西门子KTP1000PN人机界面作为现场操作终端,可使操作员通过触摸屏监控设备运行状态并进行就地操作。
      选用1台西门子MM430风机泵类专用变频器,采用变频调速技术,既可实现无级调速,满足污水处理工艺过程中各项指标对电机速度控制要求,保证工艺流程相对稳定,又可实现节约能源、减少设备开停次数、延长设备使用寿命的目的,并可解决工程实际运行规模与设计规模不一致带来的运行过程偏差,对协调各工艺流程间匹配关系,起到重要调节作用,
      现场仪表部分,在污泥回流泵房和提升泵站各安装1套、在缺氧池/出水井安装2套西门子超声波液位计,选用了性能可靠稳定的高性能超声液位控制器MultiRanger100和超声液位差计传感器Echomax XRS-5/10/15;在粗格栅和细格栅分别安装1套西门子超声波液位计,采用具有最先进的继电器报警和泵控制、体积转换功能的MultiRanger200,它与耐腐蚀的与耐腐蚀的Echomax XRS-5/15超声波传感器一起使用,可用于各种严酷工况,使用温度可达145℃;在二沉池安装了2套基于微处理器的污泥层厚度检测系统InterRanger DPS300,配合非接触的Echomax XCT-12超声波传感器和先进的回波处理技术可以连续监视污泥层的厚度,显著提高生产效率,增加产出量和降低污泥处理的费用;在鼓风出口管等位置安装了若干西门子SITRANS P ZD 系列数字压力变送器,这系列产品带有不锈钢外壳和液晶显示表头,可满足精确测量与高耐用性能的完美结合;在氧化沟进水管道、消毒池出水管道及回流污泥管道分别安装了1套流量计,选用了西门子专为恶劣环境设计的SITRANS FM MAGFLO MAG 3100传感器配合MAGFLO MAG 5000 / MAG 6000变送器。
      成功经验与展望
      系统运行效果
      自控系统从安装到现场调试都进行得非常顺利,于2010年4月一次投运成功,确保了全厂生产试运行的如期进行。操作人员普遍反映系统运行稳定,PLC采集数据准确快速,能有效保证重要设备运行安全。截止目前,太平污水处理厂在西门子全集成自动化解决方案的全程管控下,出厂水水质已达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的一级B排放标准。
      高性价比的控制系统
      由于本项目的污水处理规模均属中小型,对用户而言,自动化控制系统的性价比成为了用户最为关心的关键要素之一。实践证明,由西门子公司提供的这套解决方案不仅技术先进、稳定可靠,而且很好地满足了城镇污水处理的工艺要求,更在最大限度上保护了用户投资,是既因地制宜、又经济实用的理想选择。
      西门子与系统集成商的紧密合作
      由于自动控制系统集成所采用的产品、技术、方法、过程以至解决方案都是在一定程度上具有共性的,通过经验、知识的积累和提炼,系统集成商会形成并不断提升自身的系统集成能力。如东芝白云这样的系统集成商就具备了在某个特定工业领域的历经考验的宝贵行业经验和工程成就,通过合作,西门子公司在拓展解决方案能力的同时也取得了可观的市场份额,这样反过来会加大相应的投入,给系统集成商以更大的支持,最终,诚实互信的密切合作也将给用户带来实实在在的利益和保障。
     

  • 企业介绍
西门子数字化工业集团是工业自动化、电气自动化、工业数字化、工业 4.0 和智能制造领域的创新开拓者。西门子成为离散和过程工业数字化转型的重要推动力,提供数字化工厂解决方案。 数字化进程的不断推进以及日益提升的生产流程灵活性,为全球的工…  更多>>
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联系人:李小姐

地址:北京市朝阳区望京中环南路7号

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电话:400-8104288

传真:010-64764725

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