鞍山项目部水处理基础知识培训电气自控x 41页

桑德鞍山项目部水处理基础知识培训电气、自控部分\n概述在污水处理系统中，需要大量的电机拖动及控制系统，来保证系统运行过程中动力的有效提供。同时还需要测量多种运行参数，运用了多种仪表进行监测，如液位计、流量计、溶解氧测定仪、COD测定仪、氨氮测定仪、PH测定仪等，这些数据除了反映污水处理的水质参数外，还可以保证自动控制有效进行。随着和科学技术和污水处理工艺的发展，自动控制的要求也在不断提高，所以应该对污水处理系统中电气、仪表及控制系统的相关知识和操作技能有一定的认识和掌握。\n第一部分常用电工知识一.电工基础知识1.电路及基本物理量电路：电流流经的闭合回路电路的基本组成：电源：提供电能的装置：如交流电、蓄电池、发电机或信号源中间环节：把电源和负载连接起来的部分，如连接导线、开关等负载：消耗电能：如电机、灯泡等\n③电路基本物理量的相关知识电压：这里介绍一下高压和低压的概念。高压和低压是相对而言的。对电厂发电和供电来讲，以6000-7000V为界，以上为高压，以下为低压。电力系统中一般称对地电压为1000V或以上为高压电，1000V以下为低压电。工业上一般以380V或以上为高压电，以下为低压。我厂电压等级：10kV（厂外进户电源）、380V（动力）、220V（控制、照明）、直流24V（自控系统）\n电流：设备运行状态的直观反映。可以将实际运行电流值和额定电流值比较来检测电机运行是否正常。波动范围较大时需要检查电机及所带设备运行情况并进行处理。电器和电气：电气是电能的生产、传输、分配、使用和电工装备制造等学科或工程领域的统称。电器是具体的物体形象，电气是不可触摸的分类概念。电气包含电器。电阻：用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。没有电阻或电阻很小的物质称为电导体，简称导体。不能形成电流传输的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。常见的绝缘体有哪些：绝缘体的种类很多，固体的如塑料、橡胶、玻璃，陶瓷等；液体的如各种天然矿物油、硅油、三氯联苯等；气体的如空气、二氧化碳、六氟化硫等。在通常情况下，气体是良好的绝缘体。\n下面讲一下关于触电的知识：触电定义：人身直接接触电源简称触电。人体能感知的触点跟电压、时间、电流、电流通道、频率等因素有关.感知电流：人体能感觉到的最小电流值。交流1mA，直流5mA.摆脱阈：摆脱（电流）人触电后自己能摆脱的最大电流。交流10mA，直流50mA.2.原理：人体组织中有60%以上是由含有导电物质的水分组成，因此，人体是个导体，当人体接触设备的带电部分并形成电流通路的时候，就会有电流流过人体，从而造成触电.3.触电的危险性：和许多因素有关\n电流的种类和频率：其中电流的种类和频率不同，触电的危险性也不同。交流电比直流电危险程度略为大一些.频率很低或者很高的电流触电危险性比较小些。电流的高频集肤效应使得高频情况下电流大部分流经人体表皮，避免了内脏的伤害，所以生命危险小些。但是集肤效应会导致表皮严重烧伤。②.电流大小及触电时间长短：脉冲电流在40-90mA，直流电流在50mA以下对人体是安全的但并不是绝对安全，人体所能承受的电流常常和电击时间有关，如果电击时间极短人体能耐受高得多的电流而不致于伤害；反之电击时间很长时，即使电流小到8-10mA，也可能使人致命。③.人身体电阻：在工频电压下，人体的阻抗随接触面积增大电压愈高，而变得愈小。人体在50/60Hz交流电时，成人的人体阻抗在1000Ω左右。\n④.电压大小：安全电压（即允许接触电压）和人体阻抗有关。a.人体皮肤是干燥状态：若人体阻抗为1000Ω，设定通过人体电流为50mA，那么此时的安全电压为50mA与1000Ω的乘积为50V。b.人体出汗或因工作环境影响使皮肤受潮：皮肤潮湿使皮肤阻抗低到可以认为接近于零，人体电阻仅剩500Ω内阻抗。假设通过人体内部电流为50mA，那么此时的安全电压为50mA和500Ω的乘积为25V。c.皮肤完全浸透：这时基本上为体内阻抗500Ω，同时考虑有导致溺死的二次事故的危险，所以允许通过人体的电流应为摆脱阈。那么此时的安全电压为0.01×500=5V。如果在不考虑导致二次事故的场所，则可采用12V的允许接触电压。\n脱离电源(1)如开关箱在附近，可立即拉下闸刀或拔掉插头，断开电源.(2)如距离开关较远，应迅速用绝缘良好的电工钳或有干燥木柄的利器(刀、斧、锹等)砍断电线，或用干燥的木棒、竹竿、硬塑料管等物迅速将电线拨离触电者。(3)若现场无任何合适的绝缘物(如橡胶，尼龙，木头等）可利用，救护人员亦可用几层干燥的衣服将手包裹好，站在干燥的木板上，拉触电者的衣服，使其脱离电源。(4)对高压触电，应立即通知有关部门停电，或迅速拉下开关，或由有经验的人采取特殊措施切断电源。预防措施：电灯线不要过长，灯头离地面不应小于2米。灯头应固定在一个地方，不要拉来拉去以免损坏电线和灯头，造成触电事故。\n不要用湿手去摸灯口、开关和插座。开关、插座或用电器具损坏或外壳破损时应及时修理或更换，未经修复不能使用。厂房内的电线不能乱拉电线和乱接电器设备，禁止使用多驳口和残旧的电线，以防触电。需要安装电气设备和电灯等用电器具时，需由电工进行安装。在使用中，电气设备出现故障时，要由电工进行修理.带有机械传动的电器、电气设备、必须装护盖、防护罩或防护栅栏进行保护才能使用，不能将手或身体进入运行中的设备机械传动位置，对设备进行清洁时，须确保切断电源，机械停止工作并确保安全的情况下才能进行，防止发生人身伤亡事故。发现落地的电线，离开１０米以外，更不要用手去拾。同时，要设法看护落地电线，并请电工来处理，以防他人走近而发生触电。\n7.移动电气设备时，一定要先拉闸停电，后移动设备，绝不要带电移动。把电动机等带金属外壳的电气设备移到新的地点后，要先安装好接地线，并对设备进行检查，确认设备无问题后，才能开始使用。8.不要在灯泡开关、熔丝盒和电线等电气设备附近，放置油类、棉花、木屑等易燃物品，以防发生电气火灾。如果发现有烧焦橡皮、塑料的气味，应立即拉闸停电，查明原因妥善处理后,才能合闸.万一发生火灾,要迅速拉闸救火.如果不能停电,应用干粉灭火器进行灭火，如果没有也可以用盖土、盖砂的办法救火。一定不要拨水救火,以防触电。本单位现有的灭火器一般为泡沫灭火器不可以使用在电气火灾当中。9.在雷雨时，不可走近高压电杆、铁塔、避雷针的接地线和接地体周围，以免因跨步电压而造成触电。10.电器通电后发现冒烟、发出烧焦气味或着火时，应立即切断电源，切不可用水或泡沫灭火器灭火。\n2.电功和电功率电功：就是通常所说的电能。指电流在某一段时间内流过某一电路所做的功。W=UIT单位:焦耳J(W·S)电功率：单位时间内电流所做的功就叫做电功率。单位是瓦特（W）P=W/T=UI视在功率（S）：端口的电压有效值与电流有效值之乘积。用伏安（VA）表示。有功功率（P）：功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率。也叫平均功率。无功功率（Q）：为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率。单位：乏（var）三者之间的关系：S2=P2+Q2\n3.电能定义：电能是表示电流做多少功的物理量。指电以各种形式做功的能力，所以有时也叫电功。电能的单位是“度”，它的学名叫做“千瓦时”(kW·h)电能公式：W=UIt=Pt；根据欧姆定律（I=U/R）可以进一步推出：W=I^2Rt=U^2t/R如果是感性负载，算出的结果要乘以功率因数。比如变压器、三相异步电动机等，都有相应的功率因数表表示。\n二、电机1.电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电动机也称马达。2.电机的分类：电机的种类很多，按照电源性质可以分为直流电机和交流电机。交流电动机又可分为同步电动机和异步电动机，异步电动机按期定子绕组的相数又可分为单相异步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机有两种基本形式：一种是鼠笼型异步电动机，一种是绕线型异步电动机。三相异步电机的基本结构：三相异步电动机又叫三相感应电动机，由定子和转子两个基本部分组成。定子：定子主要由定子铁芯、定子绕组、基座和端盖组成。转子：转子主要由转子铁芯、转子绕组、转轴等组成。\n3.电动机的铭牌：每台电动机出厂时都有一个铭牌，上面指明电动机的型号和规格，是选择、安装、使用和维护电动机的依据。主要有：型号、功率、转速、电压、电流、频率、接法、绝缘等级、重量等。4.三相异步电机的启动与运行维护三相异步电机的启动直接启动：也叫全压启动，就是电动机上直接加载额定电压。这种方式简单但启动电流较大，一般用于较小容量而且可以轻载启动的电机。降压启动：大容量的电机采用降压启动方式。即将电源通过一定的专用设备降压后再加到电机上，以减小电动机的启动电流，当电动机接近或达到额定转速时，将电机换接额定电压下运行。降压启动适用于鼠笼型异步电动机的空载或轻载启动。\n降压启动在我厂的应用：高压笼型电机启动器：是使用特种介质配备的水溶液作为电阻，串入电机的定子回路。该电阻在电机启动过程中，阻值有大到小变化，恰好与异步电动机的起动特性相适应，大幅降低电机的起动电流，从而实现鼠笼电机降压无冲击的平滑起动。工作原理：在电机的定子回路中，串入液体电阻，起分压和限流的作用。起动过程中，液体阻值在设定的时间内自动实现由大到小的无极变化，从而使加在电机定子上的端电压逐步升高，起动转矩逐步加大，当电机转速接近额定转速时，切除液阻投入全压运行，实现电机的低电流平稳软起动。\n巡视电机时的注意事项：电机各部分的发热情况是否正常；电机的工作电流运行是否稳定；3.电机的声响和气味是否正常。5.电动机发生以下情况应立即停机：电机所带的生产机械有严重故障或卡死；电机的启动装置或电机温升过高、冒烟、或起火；发生人身事故；电机组强烈震动；电机转速急剧下降，甚至停止；电机声响异常并出现焦糊气味；电机轴承温度或温升超过允许数值；电机电流长时间超过铭牌额定值或运行中电流猛增；电机缺相运行\n第二部分供配电系统一.供配电装置为保证生产的正常运行，及时掌握用电设备布局和用电量大小等情况，污水处理厂内部设置了供配电系统。厂内供配电系统由高压、变电所、低压配电线路和用电设备组成。1.变电所：变电所是变换电压和分配电能的场所，它由电力变压器和配电装置组成。对于只装有受、配电设备而没有电力变压器的称为配电所（室）。变压器：是利用电磁感应原理来改变交流电压的一种装置。主要有初级（一级）线圈、次级（二级）线圈和铁芯。变压器的主要功能：电压变换、电流变换、隔离、稳压等\n2.高低压电气设备高压电气设备：高压断路器、高压熔断器、隔离开关、负荷开关、电压和电流互感器、避雷器等低压电器设备：断路器、交流接触器、热过载继电器等。3.一次回路和二次回路一次回路：由一次设备相互连接构成发电、输电、配电或进行其他生产的电气回路，称为一次回路或一次接线。（动力回路）一次设备（也称主设备）是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送和分配电能的设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路等。\n二次回路：由二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备，它包括控制器具、继电保护和自动装置、测量仪表、信号器具等。这些设备要有以下功能：自动控制功能；保护功能；监视功能；测量功能这些都是电路实现微机自动化控制的基础。\n4.电气控制系统：一般称为电气设备的二次回路，不同的设备有不同的控制回路，而且高压设备与低压设备的控制方式也不相同。常用的控制线路的基本回路由以下几部分组成。(1)电源供电回路。(2)保护回路。(3)信号回路。(4)自动与手动回路。(5)制动停车回路。(6)自锁及闭锁回路。\n巡视时检查要点一.配电回路配电柜电流表、电压表指示是否正常；各连接点有无过热；外壳温度及室温是否过高；外壳有无膨胀变形；内部有无异常声响；柜内元器件有无过热、烧糊、变形迹象；二次回路指示灯是否完好。注意：设备运行时可能会出现运行指示灯亮，显示运行，可是设备实际没有运行的情况，可能是只有控制回路送电，动力回路没有送电。所以巡视设备的时候，要观察设备的实际运行状态。开启设备之前也要观察提供动力的空气开关，确定空开处在合闸位置。\n我厂配电系统的设置外电首先进入高压变电所。以大孤山水厂为例，变配电间设两台10/0.4-800KVA的变压器.高压变电所引出低压四路电源。第一路进入粗格栅，可供粗格栅间、提升泵房、细格栅间、曝气沉砂池和初沉池等单体的供电。第二路进入脱泥间，可供脱泥间、污泥储池、加药间等单体的供电。第三路进入鼓风机房，可供CAST池、鼓风机房、紫外线，深度处理间等单体的供电。第四路进入综合楼，可供综合楼、门卫等单体的供电。\n第三部分自动控制部分一.自动控制定义：自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态按照预定的规律运行。自动控制是相对于人工控制而言的。自动控制装置组成：即信号装置、控制设备、执行装置和信号传输电缆组成。信号装置：通常指各种传感器，如温度计、压差计、液位计等。它们不仅能按要求的精确度测量出现场工艺设备里的各类物理量，而且提供断续的、连续的与被测量相应的电信号，用以通知控制设备。控制设备：通常是指输入信号的接收和转换装置、控制逻辑、运算装置、输出信号的转换和发送装置。控制设备的前后连接和保护器件都还属于电气设备，称它们为电气控制设备或电控柜.\n执行装置：通常是指接到控制设备指令信号按控制规律要求进行动作的设备，执行装置由电动机、泵、阀门等机械、液压、气动几类设备组成。由于电能同其他形式的能量相比有其优越性，所以电气方法最为普遍、最为迅速。自动控制应用：在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备，全称可编程逻辑控制器，是英文ProgrammableLogicController的简写，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。二.PLC控制系统PLC的分类PLC从结构上可以分为固定式和组合式（模块式）两种。其中固定式PLC包括CPU板、I/O板、电源板、通讯板等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。\n模块式PLC包括CPU模块、输入输出模块、电源模块、通讯模块等，这些单元是独立的可以按照一定规则组合配置。2.PLC的基本构成中央处理器CPU；存储器；输入和输出接口电路；电源。电源：用于为PLC各模块的集成电路提供电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型：交流电源（110V,220V）、直流电源（24V）CPU：中央处理器，接收并储存从编程器输入的用户程序和数据，并对其运算和处理。是PLC的运算核心和控制核心。CPU速度和容量是PLC的重要参数，它们决定PLC的工作速度，I/O数量及软件容量等，因此限制着控制规模。内部存储器：分只读存储器ROM和可读写存储器RAM。\n\n只读存储器用来存放制造厂商写入的系统程序。它包括检查程序、键盘输入处理程序、翻译程序、监控程序等内容。可读写存储器用来存储用户程序、逻辑变量即供内涵程序使用的工作单元。为了防止去电后，存储器中的内容丢失，PLC使用了电池供电电路。④通用I/O：输入输出部分，是联系外部现场设备和CPU的桥梁.除了具有传递信号的作用外，还具有电平转换和噪声隔离的作用。I/O模块又分为开关量输出（DO）、开关量输入（DI）、模拟量输出（AO）、模拟量输入（AI）等模块.开关量是指只有开和关（1或0）两种状态的信号，如设备的起、停，按电压水平分220VAC、110VAC、24VDC模拟量是指连续变化的量，如仪表的读数。按信号类型分：电压型（0-5V,0-15V,-10-+10V）电流型（4-20mA，0-20mA）\n我厂自动控制系统的设置1.采用分布式计算机控制系统，综合楼内设有中控室。2.本系统具备设备的手/自动状态监视，启停控制，运行状态显示，故障报警，工艺参数及水质的在线监测，开关量信号和模拟量信号直接上传至各PLC分站；实现相关的各种逻辑控制功能。（1）上位机监视控制系统（人机界面、编程设备）：中央监控站：有两台工控机、一台打印机、UPS和大屏幕投影仪构成，两套工控机互为备用。工控机监控显示各工艺流程段的实施工况、各工艺参数画面、完成对污水厂的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置记录、报表生成及打印、故障报警及打印等功能。大屏幕投影仪主要直观显示污水处理厂的工艺流程及参数.\n2.下位机自动采集系统：⑴以大孤山水厂为例现场控制分站：在粗格栅间、脱水机房和鼓风机房各设置一个PLC分站。3.环网：环网的作用：双向通信，保证数据可靠传送。要确保环网中的交换机及通信线路的数据传输是正常工作的，才能保证环网通信畅通。\n4.自控系统的实现确保环网通信正常，如果没有形成环网要保证通信链路通讯正常；确保PLC本身上电并能正常运行；确保现场的设备运行正常，可以远程控制的设备现场手动可以正常启停；PLC与现场设备的连接准确可靠；这样就可以从现场读取设备的运行状态，或者是下发控制命令了。\n自控系统工作组图PLC内部工作流程图\n举例说明实现自动控制的过程1.进水提升泵的远程控制：首先要确保1#PLC正常运行，如果PLC掉电是无法观测到1#PLC的任何状态的，而且也无法对PLC下达控制命令；要确保设备现场可以手动启停；要确保控制柜上的自动/手动按钮打到自动的位置，或远程/就地按钮打到远程位置；这样才可以在中控室操作，下达开启或关闭的命令。这样才能成功的控制设备。如果是在环网链上的，要保证环网畅通，否则通讯可能会中断。2.数据实时显示：只要把仪表或设备的输出信号端口与PLC的输入接到一起就可以显示。\n5.自控系统使用时的注意事项：巡视时要检查现场运行状态、仪表的读数与中控室监控画面上所显示的运行状态及读数是否一致。发现不一致时，要以现场设备的运行状态为准，及时报告维修人员解决。若是监控系统——即上位机停电，或现场PLC断电而无法在上位机观测到设备的实际运行情况以后，要以现场设备为准，并且将远程控制改成手动控制，现场操作设备.然后及时报告维修人员。若发现自控系统有自动的误动作以后，不影响生产的可以先报告，等待维修人员处理完毕后恢复正常即可。如果影响生产，应该将出现误动作的设备打到现场手动控制，然后报告维修人员处理，处理完毕后再恢复自动控制。\n第四部分自动化仪表1.自动化仪表的定义：自动化仪表是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。它一般同时具有多种功能：如测量显示、记录、控制、报警等。它是一个自动化系统，也是自动化系统的一个子系统。它的主要功能是信息形式的转换将输入信号转换成输出信号。2.自动化仪表的分类：按照所使用的能源不同，可以分为气动、电动、液动三种形式，而我们自动化系统中较常使用的是电动仪表。按照所测介质的不同可以划分为：温度仪表、液位仪表、流量仪表、压力仪表、电工测量仪表、电子测量仪表等。\n3.介绍几种常见的仪表超声波液位计：工作原理：基于超声波信号的发出到接收之间的时间间隔与传感器到液面的距离成正比。构成及功能它由探头和电路单元构成，探头发射和接收超声波信号，电路单元提供励磁电压和转换电流的作用。运行期影响超声波液位计测量液位的因素有哪些：不同介质中的传播速度不同，所以如果测量液位，固体物质和气体就会对测量值产生影响。由于污水温度较高，冬天时的温度也在零上，所以污水会产生大量的蒸汽，敞口的水池影响会小一点，如果开口较小，而液位计就安在出口处，那么就会影响液位的测量。液位的读书会随着产生蒸汽的浓度而出现不同程度的跳变.\n如果探头被其他固体物质附着，也会出现测量数据跳变的情况。所以要经常清洁探头，以免影响测量结果b.盲区对液位测量的影响：由于收到声波的回声需要有一定的距离，所以超声波液位测量就会有一个盲区，即探头以下无法检测的一段距离。如果液位达到盲区之内，液位测量就不再准确，而且液位计会出现报警。一般都是液位超量程以后出现。\n②.电磁流量计工作原理：基于电磁感应原理。构成及功能：该仪表由传感器和转换器两部分组成。传感器将以液体流量信号变成与之有一定函数关系的感应电动势。转换器将自传感器来的电势信号（mV），转换成统一的4～20mADC信号，并由数字面板显示流量。运行期影响电磁流量计测量功能的因素有哪些：1)传感器内壁附着层：由于电磁流量计常用来测量脏污流体，运行一段时间后，常会在传感器内壁积聚附着层而产生故障。应及时清除电磁流量计测量管内的附着结垢层。2)雷电打击：雷击容易在仪表线路中感应出高电压和浪涌电流，使仪表损坏。它主要通过电源线或励磁线圈或传感器与转换器之间的流量信号线等途径引入，尤其是从控制室电源线引入占绝大部分。\n3)环境条件变化：运行期间出现新的干扰源(如在流量计附近管道上进行电焊，附近安装上大型变压器等)，就会干扰仪表的正常工作，流量计的输出信号就会出现波动。③.仪表的日常巡视工作了解仪表运行情况；查看仪表指示是否正常；查看仪表供电是否正常；查看表体(连接管路、线路)是否有泄漏、损坏、腐蚀；定期对仪表进行清洁工作。\n电气自控理论知识培训结束桑德鞍山项目部谢谢大家\n演讲完毕，谢谢观看！