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【摘要】:隨著水廠水質(zhì)管理技術(shù)和管理水平的提升,達(dá)到了在線監(jiān)測系統(tǒng)通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋,及時發(fā)現(xiàn)問題,快速處理事故,優(yōu)化了水資源的利用率,提高了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,從而有效地提高供水安全,為水廠工藝調(diào)整提供保障。
【關(guān)鍵詞】:在線監(jiān)測設(shè)備;水質(zhì)管理平臺;研究
1.水廠在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的管理模式
現(xiàn)通過舉例烏魯木齊市紅雁池水廠中在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用,來說明在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)在水質(zhì)管理中的作用。烏魯木齊市紅雁池水廠是烏魯木齊烏拉泊水庫供水,將水送到水廠,水處理合格后,再輸送給用戶。該水廠分為東廠區(qū)和西廠區(qū),目前供水量為17萬立方,可供51萬戶居民日常用水。
本水廠中在線水質(zhì)監(jiān)測是由在線監(jiān)測設(shè)備(濁度計、PH計、余氯分析儀、氨氮在線監(jiān)測儀、電導(dǎo)率儀、溶解氧測定儀、出水顆粒儀等監(jiān)測設(shè)備)為主,通過相關(guān)的專用分析軟件、網(wǎng)絡(luò),將水樣采集、水樣預(yù)處理、水樣測量、數(shù)據(jù)處理的過程動態(tài)監(jiān)測,形成數(shù)據(jù)后發(fā)送至水質(zhì)管理平臺,為有效保障水廠生產(chǎn)、工藝調(diào)節(jié)提供可靠保障。
2.水廠水質(zhì)管理中在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用
2.1在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成
在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)主要是由在線監(jiān)測設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)測控制器、數(shù)據(jù)傳輸、水質(zhì)管理平臺組成。在線監(jiān)測系統(tǒng)分為采樣模塊、配水模塊、分析模塊和控制模塊四大模塊,系統(tǒng)的主要功能就是自動完成樣品的采集、分析以及數(shù)據(jù)的采集和傳輸任務(wù)。整個系統(tǒng)啟動后,就會按系統(tǒng)設(shè)定的程序自動開始采集水樣、分析水樣,然后監(jiān)測數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集傳輸傳到水質(zhì)管理平臺的服務(wù)器并保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。
2.2在線監(jiān)測系統(tǒng)的管理
紅雁池水廠在線檢測系統(tǒng)中在線設(shè)備數(shù)量較多,在原水、澄清池、濾后水、出水等主要環(huán)節(jié)均安裝有在線監(jiān)測設(shè)備,并將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳送至水質(zhì)管理平臺,水質(zhì)監(jiān)測中心管理本水廠水質(zhì)管理工程平臺,通過實驗室數(shù)據(jù)檢測與在線設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)比對,確定在線監(jiān)測設(shè)備的穩(wěn)定性。該廠在線監(jiān)測設(shè)備為安科瑞生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表APM520、智能操控裝置ASD500、0.4kV電流互感器AKH-0.66、智能網(wǎng)關(guān)Anet系列等。
2.2.1遠(yuǎn)程監(jiān)測控制器
本水廠中,采用安科瑞Anet系列遠(yuǎn)程在線監(jiān)測傳輸終端設(shè)備,該設(shè)備支持接收上級主站系統(tǒng)下達(dá)的命令,并轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的智能系列單元,完成對廠站內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的分合閘遠(yuǎn)程控制或裝置的參數(shù)整定,實現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能,以達(dá)到遠(yuǎn)動輸出調(diào)度命令的目標(biāo)。
2.2.2網(wǎng)絡(luò)電力儀表
水體的濁度主要來源于上游水源中的原水,水在流動過程中帶動水底泥沙會增加水體的濁度。在本水廠中,在線監(jiān)測系統(tǒng)的且全部為安科瑞制造,APM5系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表(以下簡稱儀表)按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,具有全電量測量、電能統(tǒng)計、電能質(zhì)量分析(包括諧波、間諧波、閃變)、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的DI/DO模塊、AO模塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊,可以靈活實現(xiàn)電氣回路全電量測量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控。
2.2.3智能操控裝置
本水廠具有每天產(chǎn)出17萬方水的供水能力,水廠運用在線設(shè)備對水廠水質(zhì)中PH指標(biāo)進(jìn)行控制。在本水廠中共計5臺,且全部為安科瑞制造,ASD系列開關(guān)柜綜合測控裝置用于3~35kV戶內(nèi)開關(guān)柜,適用于中置柜、手車柜、固定柜、環(huán)網(wǎng)柜等多種開關(guān)柜。具有一次回路模擬圖及開關(guān)狀態(tài)指示,高壓帶電顯示及核相,自動溫濕度控制,加熱回路故障告警,分合閘回路完好指示、分合閘回路電壓測量、預(yù)分預(yù)合閃光指示、電氣節(jié)點無線測溫,人體感應(yīng)自動照明,語音提示,電參數(shù)測量及RS485通訊接口等眾多功能,集操作、顯示于一體,這些功能的具備保障了PH計的使用簡單、便捷,使傳送到水質(zhì)管理平臺的數(shù)據(jù)真實、可靠,達(dá)到及時調(diào)整工藝的目的。
2.2.4電流互感器
根據(jù)本水廠的生產(chǎn)狀況,選用安科瑞互感器配套網(wǎng)絡(luò)電力儀表,產(chǎn)品翻蓋式設(shè)計,外形美觀,接線方便。翻蓋材料選用透明聚碳酸酯,能清楚看到二次引線接線情況。立式方孔型,可穿越1-3根匯流排,不但具有Ⅰ、Ⅱ型的特點,而且可作供電系統(tǒng)計量電能用,以及可與電流繼電器配套作保護(hù)用。
2.2.5水質(zhì)管理平臺
水質(zhì)監(jiān)測中心作為制水廠水質(zhì)數(shù)據(jù)管理部門,管理該水質(zhì)管理工程平臺,通過實驗室數(shù)據(jù)檢測與在線設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)比對,確定在線監(jiān)測設(shè)備的穩(wěn)定性。水質(zhì)管理平臺是在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中反饋、集合的中心層面,在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中水質(zhì)管理平臺是由2臺監(jiān)控電腦、數(shù)據(jù)控制軟件、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、現(xiàn)場控制單元ECU、PLC控制站等組成,通過多連接途徑的傳輸系統(tǒng),對供水生產(chǎn)工藝,水質(zhì)變化情況進(jìn)行控制。水質(zhì)管理平臺具有調(diào)節(jié)液位、壓力、流量、流速等參數(shù),故障判斷、報警等功能。水質(zhì)管理平臺通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠得到有效可靠的數(shù)據(jù),實現(xiàn)了在線實時監(jiān)測、監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化管理。
3.AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺
3.1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(hù)、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(qiáng)度,監(jiān)測主要用能設(shè)備能效,保護(hù)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(xì)的解決方案。
3.2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。
3.3平臺拓?fù)鋱D
3.4平臺子系統(tǒng)
3.4.1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(hù)和弧光保護(hù),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(jī)的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。
3.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理
水務(wù)中大量的大功率電機(jī)、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。
3.4.3電動機(jī)管理
馬達(dá)監(jiān)控實現(xiàn)水務(wù)中電機(jī)的保護(hù)、遙測、遙信、遙控功能,電動機(jī)保護(hù)器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測和報警。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(jī)進(jìn)行健康診斷和預(yù)防性維護(hù)。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現(xiàn)電動機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。
3.4.4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?xì)?、冷熱量消耗量,同環(huán)比對比分析,能耗總量和能耗強(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行同比和環(huán)比分析,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。
3.4.6電氣安全
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。
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。
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。
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。
3.4.7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?xì)怏w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?xì)怏w或有害氣體濃度超標(biāo)可自動啟動排風(fēng)風(fēng)機(jī)或新風(fēng)系統(tǒng),排除隱患,保持良好的水處理環(huán)境。
3.4.8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(jìn)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(jī)容量。
平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細(xì)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(jī)、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、加藥泵、濃縮壓濾機(jī)、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機(jī)控制柜或低壓饋電柜安裝電動機(jī)保護(hù),進(jìn)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(hù)、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護(hù)以及外部故障連鎖停機(jī),與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現(xiàn)電動機(jī)自動或遠(yuǎn)程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。