城市生活污水处理厂电气设计体会 6页

建箍电乞。___·___·I__■13UJLDING2口12年第6期1ELECTRICITY城市生活污水处理厂电气设计体会何孜章(广州市设计院，广州市510620)ExperienceinElectricalDesignforUrbanDomesticSewageTreatmentPlantHeZizhang(GuangzhouDesignInstitute，Guangzhou510620，China)AbstractThedesignsforpowersupplyand1工程概况distributionsystemandmotorcontrolofsewagetreatmentplantsincity，andtheapplicationof某城市生活污水处理厂总占地面积25万m，规intelligentlow—voltagemotorprotectioncontrollerin划污水处理能力30万m。／d。其中首期污水处理规模motorcontrolareintroduced．8万m／d。整个污水处理过程分为一级、二级和三KeywordsSewagetreatmentplantPower级处理。一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固supplyanddistributionsystemMotorcontrol体污染物质，经过一级处理的污水，BODIntelligentlow—vohagemotorprotectioncontroller(BiochemicalOxygenDemand，生化需氧量或生化耗氧量，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个摘要介绍某城市生活污水处理厂的供配电综合指标)一般可去除30％左右，达不到排放标系统设计及电机控制设计．以及智能低压电机保护准。二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态控制器在电机控制中的应用。的有机污染物质(BOD和COD：chemicaloxygen关键词污水处理厂供配电系统电机控制demand化学需氧量)，去除率可达90％以上，‘使有智能低压电动机保护控制器机污染物达到排放标准。三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。0引言整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升地球虽然有70．8％的面积为水所覆盖，但淡水泵提升后，经过格栅或者砂滤器。之后进入沉砂池，资源却极其有限，真正能被我们利用的是江河湖泊以经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，初沉池的出及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0．26％，水进入生物处理设备——氧化沟，生物处理设备而且分布不均。我国水资源人均占有量少，空间分布的出水进人二次沉淀池，二沉池的出水进入纤维滤池不平衡，随着城市化、工业化的加速，一方面，人们进行三级处理，处理后的水经过消毒排放池消毒后排对水资源的需求以惊人的速度增加：另一方面。日益放。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。在这样的处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消背景下，污水处理行业成为新兴产业，与自来水生化池，经过脱水和干燥后被利用。产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位，整个厂区建构筑物包括：粗格栅及提升泵房、细发展前景十分广阔。笔者有幸参与了某城市生活污水格栅及沉沙池、氧化沟、污泥泵房、二沉池、污泥脱处理厂的电气设计，下面谈谈其中的一些体会。水机房、中途提升泵房、纤维滤池、消毒排放池、维作者信息何孜章，男，广州市设计院，工程师。112■一捌412http：／／www．jzdqnetcn\n修间、综合楼、变配电房、鼓风机房、门岗。a．模块化设计，包含主体模块、CT模块、显示模块、扩展模块等；可灵活扩展数字信号和模拟2供配电系统设计’信号。本工程中，消防负荷和维持基本污水处理工作的b．可对电动机回路的三相电流、泄漏电流、电设备(包括污水提升泵、厌氧池水下搅拌机、缺氧池流不平衡度、三相线电压、频率、功率因数、有功功水下搅拌机、好氧池水下搅拌机、罗茨鼓风机、污泥率、无功功率、有功电度等多种电参数进行测量。回流泵、PLC电源等)为二级负荷；其余为三级负荷。e．内置直接启动、双向启动、星／三角启动、由市电引入两路10kV电源，一用一备，单母线自耦变压器启动等多种启动方式，用户可根据电动机运行，平时由主供电源供电，当主供电源失电时由备启动方式自行选择设置。供电源供电。d．控制器主体提供9路开关量输入．用于启停根据负荷计算，选择两台1250kVA的干式变压信号、复位信号和接触器状态等信号输入：通过选配器，负载率控制在75％左右。低压配电系统采用单扩展数字模块可以增加开关量输人，支持可编程定义母线分段运行方式，两台变压器分列运行，设母联开功能。关，当其中一台变压器故障停运时，通过母联开关自e．提供5路继电器输出，满足多种启动方式和动／手动合闸，由另一台变压器担负起全厂二级负荷保护动作，并具有保护跳闸(或报警)信号输出；通的供电。用电功率比较大的设备，如污水提升泵、罗过选配扩展数字模块可以增加继电器，支持可编程定茨鼓风机等主要集中在粗格栅及提升泵房和鼓风机义功能。房，按照靠近负荷中心的原则，将变配电房布置在离f．向DCS(分布式控制系统)提供1路粗格栅及提升泵房和鼓风机房比较近的位置，以降低4～20mA模拟量输出，可选择多种参数．并且范围配电线路的电能损耗。可调此外，在粗格栅及提升泵房、细格栅及沉沙池、g．通过选配的扩展模拟模块可扩展两路污泥脱水机房、中途提升泵房、纤维滤池、消毒排放4—20mA输入，或1路4—20mA输入和1路热池、维修间、综合楼等建筑物内均设有配电间给本建电阻输入。筑物供电。从变配电房配出的电缆沿厂区的室外电缆h．8次故障记录，记录故障发生时的相关信息。沟敷设至各配电问及各室外用电设备，局部穿热镀锌i．维护管理方便，通过显示模块或通信软件可钢管埋地敷设。需注意的是，在设计布置室外电缆沟以检测各个电参量、电动机运行状态、故障信息、停时，须与给排水专业密切配合，注意避开主要的给排车次数等参数。水管线同时需注意室外电缆沟内的排水问题，应在i．欠压重启动功能在电动机主回路短时停电后电缆沟内每隔50In左右设置一个300(宽)×300(长)可根据参数设置实现延时重启动。X300(深)mm的集水井，沟内应有坡度，使积水流k．分段保护，启动过程中投人启动超时保护、断向集水井，并在井内预埋一根DN150的热镀锌钢管相保护、电流不平衡保护、短路保护、接地故障保护、至室外排水管井。外部故障保护：启动过程结束后将其它保护投人。1．通信冗余，支持2路Modbus通信，可支持3电机控制设计Profibus通信协议。污水处理厂电气设备比较多，启动控制要求也不31水下搅拌器尽相同．电气设计需根据工艺要求及启动时电压降对水下搅拌器的功率为5．5～7．5kW，可以直接启电气设备的影响等因素综合考虑。本工程在设计电动动，现场操作，并对其电流、电压进行监测，具有过机回路时考虑到智能化实时监控的需要，采用了一款负荷保护、短路保护、接地故障保护。其运行信号及智能低压电机保护控制器(以下简称“电机智能控制故障信号需引至PLC控制器。其主回路及控制原理器”)。其主要功能及特性如下：见图1113楚吏兰堑熊堡苎墼整竺，2_httnI『／『／wwiAnnPtPndl1\n建电乏———l___l_一IBUlLDlNG2口12年第6期lELECTR_ClTY≥图1水下搅拌器主回路及控制原理Fig．1Mainloopandcontrolprincipleofunderwaterblender如图1所示，当按下启动按钮SF时，电机智能一对常闭触点串接于接触器QAC线圈回路，当搅拌控制器内部继电器A线圈得电，其常开触点闭合，器内进水时，NS输出故障信号，常闭触点断开，使交流接触器QAC线圈得电，接触器闭合，电机启QAC线圈失电。电机停机。动：当按下停车按钮SS或急停按钮ESS时，继电电机正常运行期间，中间继电器KA线圈得电。器A线圈失电，使得接触器QAC失电，接触器常开利用其一对常开触点作为电机运行输出信号引至触点断开，电机停机。PLC控制器；当电机智能控制器监测到电机有故障水下搅拌器随机设有漏水监控装置NS．利用其时，其故障输出触点闭合，使得中间继电器KFA线114■l■l!：414htm：／／www．；zdanet．cn\n圈得电．利用KFA一对常开触点作为电机故障输出如图2所示．当按下正向启动按钮ZSF时．电机信号引至PLC控制器。电机智能控制器拥有RS485智能控制器内部继电器A线圈得电，其常开触点闭通信端El，并支持Modbus及Profibus通信协议，可合，使交流接触器QAC1线圈得电，接触器闭合，电以将监测数据上传至控制室主控机。机正转；当按下反向启动按钮FSF时，电机智能控3．2闸门启闭机制器内部继电器B线圈得电，其常开触点闭合，使闸门启闭机的功率为0．75～1．1kW，可以直接交流接触器QaC2线圈得电，接触器闭合．电机反启动，现场操作，要求电机正、反转运行控制，并对转。当按下停车按钮SS或急停按钮ESS时。电机停其电流、电压进行监测，具有过负荷保护、短路保机。闸门启闭机现场安装有限位开关，返回两对常闭护、接地故障保护，其运行信号及故障信号需引至触点BG1、BG2分别串接于接触器QAC1、QAC2线PLC控制器。其主回路及控制原理见图2。圈回路，当闸门升至一定位置时，触动限位开关。常L——x1：8图2闸门启闭机主回路及控制原理图Fig．2Mainloopandcontrolprinciplediagramofgatehoist115堑史生重重查堡[皇堡箜叁塑苎量2_htp：／／www．jzdq．net．on415\n建虢电乞。___II—————一MltBUlLDING2n12年第6期IELECTRlClTY闭触点BG1打开，QAC1线圈失电，电机停止正转；动控制和自动控制，其控制状态由中间继电器KA3当闸门降至一定位置时，触动限位开关，常闭触点的一对常开触点引至PLC控制器。泵体随机设有漏BG2打开，QAC2线圈失电，电机停止反转。水监控装置NS，当泵体进水时，输出故障信号，常3．3污泥回流泵闭触点打开，电机停机。漏水监控装置运行信号及故污泥回流泵的功率为30kW。为了减小其启动电障信号需引至PLC控制器。流对配电母线电压降的影响，减少电机端电压降对其3．4罗茨鼓风机启动转矩的影响，采用软启动方式。其主回路及控制罗茨鼓风机的功率为160kW，根据工艺要求需原理见图3。要采用变频器来启动及控制转速。其主回路及控制原污泥回流泵现场控制箱带转换开关。可以选择手理见图4。OA图3污泥回流泵主回路及控制原理Fig．3Mainloopandcontrolprincipleofreturnsludgepump116_呈一Vol,曼L416http：／／-~oNw．jzdq．net．cn\n图4罗茨风机控制原理图Fig．4ControlprinciplediagramofRootsblower在操作现场可以选择手动控制及自动控制，同时根据运行工况，’从PLC控制器输出转速设定模拟量4～20mA电流信号至变频器，从而控制泵的转速，[1]中国航空工业规划设计研究院，组编．工业与民用以达到工艺要求的输出量，亦达到节能的效果。其控配电设计手册『M]．第3版．北京：中国电力出版社，2005．制状态信号、运行信号及故障信号需引至PLC控制器。『21中国联合工程公司，主编．GB50052—2009供配电系统设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2010．4结束语3]中机中电设计研究院有限公司．GB50054—201l低压配电设计规范[S]．北京：中国计划出版社，2012．随着我国城市化、工业化进程的加快，对环境保『4]中国建筑标准设计研究院．09DX001建筑电气护越来越重视，污水处理厂作为净化水资源的设施必工程设计常用图形和文字符号fM]．北京：中国计划出版将得到大力发展，而电气设计则是其中重要的一部社，2010．分，以上是本人在设计过程中的一些体会，仅供参2012—03—19来稿考，文中不足之处希望得到同行们的指正。垒2012—05—28修回117堕吏生煎复查皇然进整皇一烹J—一http：／wwwizdqnet．cn417