杨子荣
上海东硕环保科技股份有限公司 上海200233
【摘要】随着国家出台新环保法“水十条”治理水环境后，污水处理领域发起了技术革命时代，吹起进攻污水“零排放”的号角，紧跟随后的相关电气自动化技术也随之与时俱进，如何彰显展现电气自动化技术促进污水处理的发展具有重要性地位，本文对相关电气自动化技术在此领域的应用，供业内人士借鉴。
【关键词】电气自动化；零排放；智能；仪表
当今工业发展中，电气自动化技术更新应用领域相当广泛，在污水处理工程中，从低压配电系统、自动化仪表配置选型设计到施工安装及调试阶段，无不依据各设备需求，从而，将设备运行、维护的便捷性和节能性及可靠安全性，达到更具有人性化、可视化管理和降低运行成本为目标，为实现这些需求，需要对其电气自动化系统从工程全局性发展角度上，提出更高和更严格要求。
一、污水零排放工艺路线组成情况
目前，污水零排放工艺路线主流是污水预处理、生化处理、深度回用处理、膜浓缩处理、蒸发结晶处理。这系列各工艺阶段的设计，都会大同小异，主要目的是将项目建成“零排放”标杆为终点，从各项目运行情况看，其中，杂症难度还是膜浓缩工艺段与蒸发结晶工艺段，各行各业，各家百花齐放，如膜浓缩工艺段主要有分歧的设备有DTRO（碟管式反渗透膜）、ED（电渗析），蒸发结晶工艺段有多效蒸发、MVR（机械蒸汽再压缩）、TVR（热力蒸汽再压缩），这些主设备各有优缺点，争锋相对，取长补短，运用的不同，主要取决于用户出发点，相应的辅助设备也会有所区别，也会导致电气自动化系统更具有灵活性、安全性、可操作性、维护性给予严峻地挑战。
二、电气自动化技术在污水零排放工程中的应用
（一）电气部分
1.变电所综合自动化系统设置原则
对于有10/0.4kV配电装置的变配电所，低压马达控制中心和负荷中心开关柜应成套配置带有人机界面的智能马达监控系统(IMCS)，智能马达监控系统(IMCS)内的通信管理机应冗余配置。智能马达监控系统(IMCS)至少应具有以下功能：①采集低压马达控制中心和负荷中心开关柜内智能型马达保护器(MCU)、低压馈电回路的微机线路保护装置(FCU)和其它低压智能设备信息，并能转发数据至微机前置通讯屏和DCS系统。②通过人机界面访问低压马达控制中心和负荷中心开关柜内智能型马达保护器(MCU)和低压馈电回路的微机线路保护装置(FCU)，经授权的人员可以调用运行数据并调整整定值等。③显示所有的报警及测量信息。
2.变电所综合自动化系统配置
（1）10/0.4kV变电所配置。配置交换机，与上级站通信，上级站监控后台与本站保护装置通信采集数据并遥控操作低压进线断路器和分段段断路器。配置巡检点，用于电气设备巡检。配置遥控闭锁装置，对可遥控操作的电气设备（低压进线断路器和分段段断路器）进行强制闭锁。安装网络高清摄像机，信息上送到全厂电气集控中心，实现对主要电气设备的视频监视，操作联动，报警录像等功能。配置灯光控制装置，可对全站照明进行远程控制。预留与DCS系统通信接口。
（2）380V低压配电室配置。配置壁挂式通讯箱，内置光电转换器；将380V低压配电室内智能设备或元件（低压保护装置、智能表、开关量采集模块、UPS、EPS等）通过硬接线接入壁挂式通讯箱内的光电转换器，采用光纤通道与上级站内的IMCS系统通信，实现上级站内监控后台对380V低压配电室的智能设备或元件的数据采集。配置灯光控制装置，可对380V低压配电室照明进行远程控制。安装网络高清摄像机，信息通过上级站转发送到全厂电气集控中心，实现对主要电气设备的视频监视，操作联动，报警录像等功能。
（二）仪表自动化部分
1.现场仪表
仪表和自动化监测系统的设计满足工艺对自动化的要求，遵循安全、可靠、节约的原则，以保证系统长期稳定运行为目标，在保证测控要求的前提下，做到经济合理。仪表的选择性、适用范围、精确度、测量范围、最小检测量和稳定性等技术指标, 满足工艺流程要求, 性能可靠, 操作、维修简便；对用于腐蚀性介质或安装在易燃、易爆、危险场所的分析仪表, 符合有关标准规范的规定；用于控制系统的分析仪表, 其线性范围和响应时间满足控制系统的要求。仪表优先用数字化式，信号采用标准4～20mADC+HART协议，若没有此类型接口的仪表，可选用带标准4～20mADC+Modbus TCP/IP通讯协议，如压力、温度、流量、液位、阀门及分析仪表等，各仪表与测量介质接触部件材质不低于工艺管材耐腐蚀等要求，如下常规仪表：
（1）温度仪表。集中检测和控制用测温元件，采用铠装热电阻，分度号一般为Pt100。就地温度指示使用防护抽芯式双金属温度计（外壳采用304材质），万向型，刻度盘的公称直径为100mm，精度将是1.0级。依据测量介质选择，采用不低于304不锈钢的保护管。
（2）压力仪表。一般情况下，采用压力(差压)变送器；另根据介质粘堵、腐蚀、结晶等情况，可选用远传式隔膜压力(差压)变送器。毛细管填充液根据环境温度和介质温度选择。就地压力指示一般选用Ф100mm 弹簧管压力表，有腐蚀或易堵介质压力测量选用膜片隔离式压力表。压力表精度最低要求为±1.6%。泵出口或有振动场合选用耐震压力表并带冷凝圈。
（3）流量仪表。一般干净介质（液体、气体、蒸汽）的流量测量，选用标准节流装置或涡街流量计，气体和蒸汽需温压补偿。小口径及就地流量指示采用金属管浮子流量计。大管径循环水、新鲜水流量计量，优先采用非接触式超声波流量计或电磁流量计，流量测量仪表安装在地下窨井内的，需采用分体式超声波流量计。用于蒸汽、过热蒸汽和高压蒸汽场合的差压型流量仪表采用冷凝罐。与成本核算相关主要物料的计量精度，满足对能源计量器具准确度的要求。计量仪表精度要求：装置内部液体为1.0级，气体为1.5级；进出装置液体为0.5 级。
（4）液位仪表。就地液位计，一般采用磁翻板液位计。设备上远传液位测量仪表优先选用远传式隔膜压力(差压)变送器，差压式液位仪表一般选用差压变送器带法兰式隔膜密封装置；根据测量介质的腐蚀性、有毒性、高粘度、含固体颗粒的物位选用平法兰、插入式法兰或双法兰式差压变送器。地下槽、水池、大容量贮罐液位计根据介质工况，可选用雷达液位计、反吹式液位计。
（5）气动阀门。调节阀一般为气动薄膜式，特殊情况下采用气动活塞式。调节阀的通流能力至少为正常流量的125%。所有调节阀采用法兰连接，调节阀阀体材料和压力等级符合所在管线的规定。在气源故障条件下，调节阀应处于过程安全位置。没有旁路的调节阀应安装手轮。调节阀的全部附件应随调节阀成套提供（包括电气阀门定位器，空气过滤减压阀及不锈钢气源管）智能阀门定位器。普通阀门泄漏等级为 ANSI-Ⅳ级，严密不泄漏为 ANSI-Ⅵ级。用于放空场合的控制阀，其泄漏等级不低于为 ANSI-Ⅴ级。测量酸碱类介质的采用隔膜调节阀。
（6）分析仪表。零排放系统必备的的日常分析仪表，PH/ORP、电导率、浊度、硬度，其防护等级满足现场使用条件。
2.自动化系统
零排放装置自控系统具有三级控制，即：现场就地控制、DCS（集散控制系统）控制、计算机控制，就地控制箱操作优先级最高，当现场开关处于“手动操作”时，DCS的控制被屏蔽，现场设备均可在就地按钮箱进行手动/自动切换及开、停等人工操作；当就地操作设为自动控制时，控制权力上交。在DCS控制系统上设计本地控制与计算机控制选择开关，计算机控制（DCS自动控制）时，利用DCS的逻辑控制功能提供设备的自动，及关联设备的联动，连锁控制，及闭环控制；本地控制时，由监控计算机中央控制（通过人机操作界面，对相关设备进行远程控制，实现宏观调控处理局部停机事故和紧急状态，维持系统总体协调并具有远程手动功能）。保证各设备及系统在起停、运行及事故情况下的工艺参数显示，保证系统各设备的正常起停、安全运行及事故报警功能，实现系统及各设备自动控制和连锁功能。
三、成套设备的应用
污水零排放工程中的主要关键设备能较好运行，与相应配套的辅助设备分不开，这些辅助设备有多种，如，污泥脱水机、臭氧发生器、真空泵机组、PAM加药装置、料仓系统装置、冷冻离心机、干燥机组等等，一般情况下，成套设备会自配电气自动系统，但是，使用到工程现场，其环境是有水雾、潮湿、高浓度盐的腐蚀等恶劣环境，在电气自动化系统设计中，如何将这些成套设备精确运用到零排放工程中，并与整个项目融合在一起，形成高效智能电气自动化为一体化。这些集成设备可分两种情况，第一种，工艺设备不配带电气自动化器件，由制造厂家提供技术支持，依托于全厂变电所和DCS控制系统实现对工艺设备配电与自动化控制。第二种，工艺设备可以带电气自动化器件，即带有电气配电和小型PLC ，其PLC带有Modbus 485、Profibus、TCP/IP任一种（建议全厂统一）的通讯协议与全厂DCS通讯，将所有设备数据信号传输到DCS中，同时，将工艺设备与外围设备连锁控制信号通过硬线连接，不依托于通讯信号控制现场设备，达到双保险作用。
四、结语
综上所述，从污水零排放工艺路线发展不确定性、复杂性来看，电气自动化系统是为了适应确保工艺设备可靠运行，需要同步更新发展，从工程项目设计、施工、降低能耗全面考虑，合理利用电气自动化系统，结合现代飞速发展的网络技术，为污水零排放工程发展保驾护航。
参考文献：
[1]刘晶.零排放技术在煤化工污水处理项目中的应用[J].煤炭加工与综合利用,2016(08).
[2]张鑫.电气自动化技术在水处理过程中的应用[J].当代电力文化,2020（19）.
[3]李向东.电气自动化控制系统的应用及发展前景展望[J].产业与科技论坛，2011（02）.
【作者简介】杨子荣（1976.07-），男，汉族，湖南省常德市人，大专学历，上海东硕环保科技股份有限公司工作，主要研究方向：电气自动化。