烟气除尘污水处理自动化控制系统的研制与应用

摘要：近几年公司承建冶金行业的工程较多，接触学习了大量的烟气除尘污水处理自控系统的知识，本文着重介绍了烟气除尘污水处理自动化控制系统的构成、控制功能。本系统自投运以来，运行良好，并取得了显著的经济效益和社会效益。

关键词：污水处理；自动化控制；网络

Abstract: In recent years, the construction of more engineering of metallurgical industry learn lots of flue gas dedusting knowledge sewage treatment automatic control system. This paper introduces the composition, flue gas dedusting sewage treatment automatic control system control function. This system since its operation, good operation, and has achieved remarkable economic benefits and social benefits.

Keywords: sewage treatment; automatic control; network

中图分类号：U664.9+2

1 问题的提出

为淘汰落后工艺，优化工艺技术装备结构，改善品种结构，提高钢质，建设120t转炉工程。为节能降耗和改善环境，使转炉炼钢生产达到清洁化，对转炉烟气采用二文全湿末燃法（OG）净化。净化的转炉煤气由三通切换阀出来，回收利用。按照冶金工业废水治理的技术政策，要对转炉除尘污水进行高效处理，建立节能环保工程，满足转炉除尘对水质的要求。

2 转炉烟气除尘污水处理工艺简介及控制要求

2．1工艺简介

从烟气净化设施排除的污水经高架溜槽至磁凝聚器磁化处理后，进入粗颗粒分离机，分离出颗粒粒经≥60微米的固体颗粒，最后污水自流进入具有三级沉淀装置的高效斜管沉淀罐，对污水中的悬浮物进行沉降分离,能够有效地分离出水中≥10微米的杂质,保证出水悬浮物SS≤50mg/l，澄清后的水由斜罐顶部溢流排出，再自流进入泵站内热水池，用水泵提升到冷却塔降温冷却后，自流入冷水池，水质稳定后再由加压泵供用户循环使用。高效斜管沉淀罐分离出的污泥浓缩后经底部排泥管道上的泥浆浓度测量计检测浓度后自动排泥到带有搅拌装置的中心集泥池，由泥浆泵经泥浆送到转炉烟气污泥回收处理系统，集中处理，回收利用。

2．2控制要求

污水处理的各道工序通过溜槽或管道连接起来，工艺设备繁多、分布战线长，按功能及区域分为浊环泵站、加药间、粗颗粒机及斜管沉淀罐、污泥脱水间、浓缩池等部分。各部分既相互独立又联系密切；每个工序含400个左右I/O点，设备相对分散。因此自控系统的整体自动控制和PLC的远程控制等要求控制器和网络有更好的集成。

3 自动化控制系统构成

施耐德电气公司生产的适应各种变化系统的Modicon TSX Momentum系统包含4个基本元件（通讯适配器，I/O基板，处理器适配器，可选适配器），可以按不同方式简单地组合起来，形成灵活多用的控制系统或子系统。能够满足本污水处理系统整体分散、局部集中的工艺设备控制的需要。

转炉烟气除尘污水处理自动化控制系统网络构成按系统划分如下：

1）浊环泵站电气、仪表控制系统。（1#PLC）

2）粗颗粒机及斜罐沉淀器等电气控制系统。（2#PLC）

3）污泥脱水间及浓缩池等电气、仪表控制系统。（3#PLC）

4）1#加药机电气、仪表控制系统。（4#PLC）

5）2#加药机电气、仪表控制系统。（5#PLC）

6）3#加药机电气、仪表控制系统。（6#PLC）

7）3套HMI

120t转炉浊环水系统自动化控制系统采用6套基于施耐德电气公司生产的Modicon TSX Momentum自动化平台作为底层控制的主站，应用控制软件的开发采用符合IEC1131-3标准配置的Modicon Concept编程软件包。集中控制室采用CRT监控和操作，不再设操作台操作。每套PLC之间，PLC与上位机之间通过Modbus TCP/IP Ethernet网相连，实现实时数据交换。上位机的开发采用了施耐德电气公司的监控开发软件Monitor Pro V7。3套HMI监控PC站互为备用，共享操作。整个转炉浊环水处理系统通过交换机与精炼连铸、转炉等组成上一级管理网。每个PLC由Ethernet通讯接口提供自己的网络链接Web页，用户可通过浏览器、HTML浏览本系统的运行状况和生产情况。

基础自动化控制系统完成对整个除尘污水处理工艺设备进行在线监控，完成各个工艺设备或者工艺流程的顺序控制及PID调节，实时数据的采集和传送，历史趋势数据和故障报警的处理及显示等。

4 系统主要控制功能

4.1浊环泵站电气、仪表自动化控制系统（1#PLC）主要是确保将斜管沉淀罐澄清后水的压力、温度、流量、水质满足转炉烟气除尘设备的需要下，打入净环循环利用。完成的主要控制功能如下：

（1）热水泵组、冷水泵组、冲洗泵组的控制。每泵出口阀与泵有联锁关系：正常生产时，阀关位，启泵，15S后，开阀；阀关到位后，停泵。工作泵与备用泵能够自动切换，当各泵组供水管上远传压力达到最低时，备用泵启动，30秒后，工作泵（故障）停止运行。其中冲洗泵采用施耐德ATV-68型变频器控制，可根据用户的多少调速，保证管道压力恒定。（2）冷却塔风机控制。（3）自清洗过滤器控制。设置在冷水泵组或冲洗泵组供水总管上，包括定时、压差、人工三种冲洗方式。（4）设备供水总管供水压力、温度显示及上限下限报警（5）供水总管、补水管供水流量显示及累积（6）冷却塔风机减速箱温度显示及上限报警（7）冷水池、热水池水位显示及上限下限报警。

4．2粗颗粒机及斜罐沉淀器等电气控制系统（2#PLC）主要是将转炉除尘污水进行磁化、沉淀、分离处理。完成的主要控制功能如下：

（1）8套斜罐沉淀器控制。斜罐排泥采用时间、浓度两种方式，控制排泥泵运行。排出污泥含水率ρ=60%～75%。（2）粗颗粒分离机控制。采用施耐德ATV-58型变频器控制运行,控制转速为2.5转/分。（3）渣浆泵及泵出口阀控制。渣浆泵与其出口阀联琐：泵开15S后，阀开；泵停， 阀关。（4）排泥罐搅拌机、插板阀、浆液阀控制。（5）集水池潜污泵控制。潜污泵与集水池液位联锁，自动运行。

4.3污泥脱水间及浓缩池等电气、仪表控制系统（3#PLC）主要完成的功能：

（1）皮带输送机与螺旋输送机控制。（2）冲水泵与泵出口阀控制。（3）污泥处理过程控制。（4）卸料阀控制。（5）浓缩池浓缩机控制。要求不可逆运行。（6）浓缩池渣浆泵及泵出口阀。阀与泵联琐：先开出口阀，后启泵。（7）排污泵控制。排污泵与集水池液位联锁，自动运行。（8）潜污泵控制。设在滤液水池内，潜污泵启停受液位控制，高液位启动，低液位停泵。（9）1#-4#压滤机进料管压力检测（10）冲水泵出水总管出水压力及流量检测。

4.4加药机电气、仪表控制系统（4#PLC）主要是对斜罐前污水颗粒进行絮凝抱团分离；并对泵站净水进行水质稳定，以便循环利用。完成的主要控制功能如下：

（1）每套加药设备搅拌罐设液位监测装置一套，实时显示搅拌罐药液的液位，同时根据设定发出上下限位报警信号，由PLC发出指令，控制电磁阀（DN40）的运行。即液位低于某一设定值时补水电磁阀开，出液管电磁阀关。高于某一设定值时补水电磁阀关。（2）每套加药设备储液罐设液位监测装置一套，实时显示储液罐药液的液位，同时根据设定发出下限位报警信号，由PLC发出指令，控制计量泵和出液管电磁阀的运行。即储液罐液位低于某一设定值时，计量泵停泵，阀门开。储液罐液位高于某一设定值时，出液管电磁阀关。（3）搅拌罐搅拌机控制。

4.5 3套HMI功能

3套HMI互为备用，共享操作。主要完成浊环泵站系统、粗颗粒机及斜罐沉淀系统、加药系统、污泥处理间及浓缩池系统工艺参数的采集、设定、显示、声光报警和记录功能以及相关设备的操作和状态监控。

4．6操作方式

每台（套）浊环水处理系统设备配机旁操作箱一台，供设备调试和非正常状态下对设备进行控制，并显示各设备开启及阀门的开关状态。主操作均设在污泥间集中控制室HMI操作站上。现场具有优先操作权，现场操作箱上设置操作权选择开关。

120t转炉浊环水浊环水自动化控制系统设有2地3种操作方式，即转炉浊环水集中控制室HMI上的CRT自动、CRT手动操作方式；机旁现场操作箱就地单机试车和检修手动操作方式。

5 控制系统构成

5．1控制系统构成

（1）浊环水系统自动化及传动控制系统的结构由3级组成，如下表：

（2）自动化及传动控制系统的结构示意图如下：

注:图中LS---限位开关;M---电动机;P/F/T/H---压力、流量、温度、水位

粗颗粒分离机、螺旋输送机等设备分别应用ATV-58型、ATV-28型变频器，采用内置MB+网卡上挂本地PLC的MB+网，与本地PLC进行数据交换，大大提高了系统的分布性和可靠性。

6 系统组态软件

6．1 PLC控制级软件。

采用施耐德公司提供的符合IEC标准的Concept配置开发软件，实现PLC内部硬件组态，网络配置以及系统的各种控制、运算功能。

6．2上位机软件。

采用施耐德公司提供的基于Windows2000工作环境的Monitor Pro V7监控组态软件。本软件有两个功能强大的配置工具---Client Builder和Configuration Explorer。

Configuration Explorer提供一个直观的配置环境，负责Monitor Pro服务器的组态，负责从下位机采集数据，并进行处理和存储（数据获取，报警，历史数据处理，SPC，报表）；但不具备图形界面功能；

Client从Server上取得数据，并进行用户画面的组态和运行（图形组态，过程监视与控制，组态和运行环境的完美集成，能够作为WebClient工作）；Client没有点数限制；

与Microsoft SQL Server 7.0集成，实现小配置下使用大部分数据库功能的要求

7 结束语

本系统大胆采用适应各种变化的Modicon TSX Momentum系列产品，结合当今先进的高速数据通讯的Interbus网络、对等通讯的MB+网络、快速数据交换的ModbusTCP/IPEthernet网络，提高系统数据传输的可靠性、快速性，节省了大量的物力和财力。Monitor Pro V7监控软件的使用，大大改善生产和工作环境，同时为维护人员排除设备故障提供了科学根据。本系统自投运以来，运行良好，取得了显著的经济效益和社会效益。