1、污水處理廠電氣設計方案5.9.1. 設計范圍 本工程設計范圍主要內容有：廠內供配電設計、電氣控制設計、照明設計、導線敷設設計、防雷接地設計。5.9.2. 供電電源 為保證污水處理廠連續(xù)、可靠地運行，該污水處理廠電源負荷等級為二級，要求由兩個獨立電源供電，而且須做到在電力線路常見故障時不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復，并確保應急情況下的供電。根據資料，本工程此兩路10kv電源為一用一備，每路電源均能承擔全廠負荷的100運行，分別來自牧馬山變壓站和臨港變電站，根據當地的實際情況，還設置柴油發(fā)電機組作為安保備用電源。本工程已經完成一期一階段高壓供配電的設計建設，一期二、三階段不再單獨增加高壓饋電柜及

2、高壓設備。除已經完成1#市電的建設，2#市電及安保電源政府相關部門已經按照電業(yè)局具體要求正在實施，不在本次電源設計范圍。本次供電電源的設計范圍為從低壓母線引出電源至二階段低壓配電屏柜或設備。5.9.3. 負荷計算及變壓器容量選擇本工程用電負荷分為工業(yè)動力負荷和輔助照明負荷兩大類，主要動力設備負荷為鼓風機及泵類負荷。主要動力設備負荷量按照軸功率法計算；其余機械設備負荷量采用需要系數法計算；輔助照明負荷及辦公用電負荷按單位建筑面積用電指標計算。污水處理廠主要用電負荷分布在鼓風機房、污水提升泵房、生化池、污泥濃縮脫水間等，另有其它生產用電及辦公用電。設備均為低壓(380/220v)負荷。本工程負荷計

3、算結果見下表：序號設備名稱安裝位置裝機容量 (kw)使用功率(kw)有功pjs(kw)無功qjs(kvar)視在sjs(kva)備注1提升泵提升泵房1359094.7 51.1 107.7 2細格柵沉砂池1.51.51.6 0.9 1.8 間隙3刮砂橋沉砂池666.3 3.4 7.2 間歇4攪拌器厭氧區(qū)111111.6 6.2 13.2 5推進器缺氧區(qū)151515.8 8.5 17.9 6回流泵好氧區(qū)302021.1 11.4 23.9 7回流泵污泥泵房453031.6 17.0 3 8吸泥機沉淀池333.2 1.7 3.6 9鼓風機風機房320160168.4 90.9 191.4 10脫水

4、機脫水機房121212.6 6.8 14.4 11污泥泵絮凝反應池666.3 3.4 7.2 間歇12污泥泵污泥泵房666.3 3.4 7.2 13儀表其它廠區(qū)555.3 2.8 6.0 14照明廠區(qū)101010.5 5.7 12.0 夜間16605.5375.5395.3213.2449.4備注：電機效率按照95計算，功率因素按照0.88計算一期一階段工程已經建設有兩臺400kva干式變壓器，采用低壓側集中無功功率補償，一期1.98萬噸月實際消耗的最多能耗為：18萬kwh，平均消耗有功為250kw，最大消耗功率約為320kw，約有80kw剩余。一期二階段和三階段與一階段共用變壓器，采用低壓無

5、功集中補償和負荷均衡分布，一期共需要的功率擦為最大需要功率為715kw，加之采用干式變壓器，可以長時間滿負荷工作和短時間過負荷，因此可以不考慮對變壓器增容，利用現有變壓器滿足5萬噸/日生產的供電，變壓器負荷率約90，平均負荷負荷率為80。由于一期一階段設計時僅考慮一階段電氣設備無功補償，補償功率能力有限，因此在增加饋電柜的同時需對無功補償能力進行增加。5.9.4. 供配電系統污水處理廠的配電電壓等級為二種：l0kv、380/220v。1) 10kv配電系統。本次工程不涉及10kv配電系統的增加或修改，無新增設計內容。2)在鼓風機房旁設10kv/0.4kv饋電屏。0.4kv低壓配電系統已經采用單

6、母線分段結線，中間設母聯開關(不自投)，正常工作時，母聯開關分閘，二臺變壓器分列供電。當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，由另一臺變壓器供電，此時必需切除部分不重要的低壓負荷以免變壓器過載。斷開母聯及進線開關，可分段檢修母線。站內設置一臺柴油發(fā)電機組，可滿足在市電斷電的情況下全廠的設備運行。柴油發(fā)電機手動啟動。柴油發(fā)電機進線斷路器和兩臺變壓器低壓側的低壓斷路器設置電氣聯鎖，市電斷電且兩臺變壓器低壓側的低壓斷路器均斷開后，才能閉合柴油發(fā)電機進線斷路器；市電來電時，需先斷開柴油發(fā)電機進線斷路器，才能閉合變壓器低壓側的低壓斷路器。本次設計涉及新增兩段可與已有系統匹配的饋電柜，兩段分別接入已有配電系統兩段，

7、設備分別由兩段饋電柜供電，在設備分配上盡量實現同等級別功率設備在兩段配電柜均衡分布。3)配電方式：低壓采用放射式電纜配電。至各主要構筑物二級配電系統的動力電源一般均為二路，分別由兩段低壓母線各饋出一路電源，一用一備，以保障二級配電系統的可靠和安全。5.9.5. 電力計量及功率因數補償1)電能計量采用高供高計，照明和動力在低壓側分別計量，10kv電源進線處已經設置專用計量柜，作為商業(yè)計量。為了便于今后業(yè)主管理上的需要，對主要大功率電機及至污水廠各主要建筑物的饋電線路均設置計量表計。2)污水處理廠的自然功率因數比較低，通過計算表明，其值低于0.90，不能滿足供電部門的要求。因此，本工程需要對功率因

8、數進行補償，以提高系統的功率因數，并減少系統的線路損耗和變壓器損耗。0.4kv負荷補償方式采用低壓側集中自動補償。補償后的功率因數可達0.92以上，若已經建設部分的補償容量不足，可采用在已有電容柜并聯分支增加補償容量。5.9.6. 變配電室設置根據全廠用電負荷及其分布情況，本工程設10kv配電站一個；10kv/0.4kv變配電中心站一個。1)存鼓風機房旁設10kv配電系統一個，主要設備有：10kv金屬鎧裝移開式中置開關柜、高頻開關直流電源裝置及電站綜合自動化系統等。向兩臺500kva/10kv/0.4kv變壓器配電。2)在鼓風機房旁設10kv/0.4kv變配電站一座。主要設備有：500kva/

9、0kv/0.4kv變壓器二臺、組合式低壓柜、低壓自動補償裝置、柴油發(fā)電機組等。負責全廠的低壓配電。3)在反沖洗房及脫水機房各設0.4kv配電間。主要設備有：組合式低壓柜。其中反沖洗房配電間負責向濾池及反沖洗系統二級配電，脫水機房負責向脫水系統配電。各變配電站的布置特點是：整體布局合理，交通方便；靠近負荷中心，進、出線方便，線路損耗小；建筑物之間的電氣線路比較簡潔；系統功能明確，靠近用電設備，便于維護管理。5.9.7. 主要設備選型設備選擇是一項非常重要的工作，應以先進、可靠、適用的原則來選擇設備，同時也應注意結構新穎及經濟上的合理性。10kv高壓開關柜：采用中置式金屬鎧裝移開式高壓開關柜。主開

10、關采用真空斷路器，彈簧操作機構，操作電源dc220v。具有性能優(yōu)越、可靠性高、操作容易方便等特點。低煙配電柜：采用組合式柜。組柜簡單，助能分隔明確，接線簡單，可靠性高，便于操作維護，美觀大方，檔次較高。 變壓器：采用干式變壓器，具有工作穩(wěn)定、效率高、體積小、機械性能好、免維護、低噪音、低損耗等特點。直流電源屏：采用高頻開關免維護型(雙電池組)直流電源裝置，電壓等級dc220v。非標就地控制箱選用防腐全絕緣箱體，外殼防護等級最低要求為：戶內ip2x，戶外ip5x。l0kv配電站采用電站綜合自動化系統和微機綜合保護器。上述設備的配套性以及今后的運行管理比較有利，由于大多數為免維護產品，這就大大節(jié)省

11、了日常維護、保養(yǎng)的工作量，并具有壽命長、可靠性高、技術先進的特點。5.9.8. 控制與保護1)單機容量大于或等于45kw的低壓較大型電動機設備采用軟起動方式，其余低壓小型電動機采用直接起動方式。2)采用技術先進、安全可靠的自動監(jiān)測和控制方式，實現全廠內各主要用電設備的現場就地手動控制與plc自動控制。二者可以通過設于機旁的手、自動轉換開關進行選擇。手動控制主要用于設備的檢修和調試，也可作為生產過程中臨時、應急操作手段；正常情況下，由plc自控系統根據工藝流程要求實現自動控制。3)電動機保護普通電動機：設短路、過負荷及缺相保護；大容量電動機：設短路、過負荷、缺相、溫度及接地保護；潛水電動機：設短

12、路、過負荷、缺相、溫度及滲漏保護；閥門電動機：設短路、過負荷、缺相及過力矩保護。5.9.9. 照明在保證照度的前提下，優(yōu)先采用高效節(jié)能燈具和使用壽命長、光色好的光源，以降低能源損耗和運行費用。室內照明以高效熒光燈為主，廠房內一般采用防腐型單燈混光型燈具，配電間、總控制室等需要場所設應急照明燈具。室外照明采用高效投光燈及庭院燈作為主要照明燈具。燈具形式與建筑物風格和廠區(qū)綠化環(huán)境相諧調，營造良好的光環(huán)境。5.9.10. 防雷接地本工程防雷均按三類建筑物設防，為此在建筑物易受雷擊部位采用避雷帶進行保護。變配電室其防雷接地系統采用共用接地體方式，其接地電阻要求小于1歐姆。為了防止直擊雷及感應過電壓的侵

13、害，變配電間低壓母線均裝設防雷裝置。本工程380/220v側采用tns制接地系統，二級配電距一級配電的距離超過50m時發(fā)重復接地裝置，重復接地電阻不大于10歐。對于照明、插座、熱水器、手握式等電氣設備設置漏電保護開關，以進一步提高安全性。全廠各建(構)筑物的接地裝置與變配電站的接地裝置借助于廠區(qū)電纜溝內的通長接地扁鋼或電纜保護鋼管焊接成一體，作等電位連接。5.9.11. 電纜敷設低壓配線則采用yjv-0.6/lkv系列電纜，污水廠電纜主要采用電纜溝及電纜橋架敷設方式。5.1 綜合自動化系統5.10.1. 自動控制系統的設計原則和基本構思多數現場是按照無人值守的標準進行設計的，考慮到生產過程的重

14、要性，也可適當安排人員進行值班和巡視。系統配置采用成熟技術，產品設計選型符合國際工業(yè)標準，可靠性高、適應能力強、擴展靈活、操作維護簡便；系統平臺軟件選用穩(wěn)定安全的主流操作系統，便于系統使用和維護；管理軟件、監(jiān)控軟件、現場控制軟件的編制均選擇符合國際軟件業(yè)標準的開發(fā)平臺，同時考慮用戶開發(fā)的方便性和易于擴展性。5.10.2. 控制系統的結構和組成自動化系統分為兩個層次：設備監(jiān)控層和管理層。1.設備監(jiān)控層包括兩個子系統：生產過程自動化及儀表控制子系統全廠閉路監(jiān)控及安保子系統生產過程自動化及儀表系統對全廠流程進行自動控制，對過程參數、設備工況、能耗物耗進行自動檢測，實現生產現場的無人值守。閉路監(jiān)控系統

15、對生產現場設備工況和廠內重要場所進行全天候自動監(jiān)視，在異常情況下自動報警和自動錄像。子系統的實時數據自動進入全廠的數據庫管理系統。2.管理層計算機網絡系統管理計算機網絡系統采用高速/快速以太網技術，通過覆蓋全廠的綜合布線系統，為全廠搭建了一個高速的信息交換平臺，使全廠的生產過程信息、管理信息能夠快速到達全廠各個信息點終端，使生產操作及管理人員能在最短的時間內掌握全廠的生產情況。5.10.3. 生產過程自動化系統自動化系統的設計以安全、可靠、經濟實用為原則，在進行充分的技術經濟比較的基礎上，選擇具有行業(yè)內先進水平的軟硬件產品。系統設計時考慮工程的分期實施情況，系統具有一定的開放性和可擴展性。1系

16、統結構根據泵站設備和功能相對集中的特點，控制系統選用目前國內外外行業(yè)中成功運用的基于可編程序控制器(plc)的集散型控制系統，它具有“分散控制、集中管理、數據共享”的特點。集散系統的分布式系統結構保證了控制系統的穩(wěn)定可靠和易于擴展，自律性極強的plc子站單元可完成參數采集、設備控制、圖形顯示，也提供友好的人機操作界面，同時plc的聯網能力使各站點之間能方便可靠地傳遞控制參數和狀態(tài)信息，模塊化設計使之可以靈活配置和適應不同的網絡結構。根據污水廠的生產管理、工藝流程和構筑物位置分布特點，分別設置管理、監(jiān)視及控制站點。全廠控制系統分為兩個部分：中控室集中監(jiān)控管理和現場控制站。中央控制室主要設備在一期

17、一階段已經建設完成。現場控制站：一期一階段已經建設了污水處理控制站1#plc，1號站已經預留了預處理等公共部分未安裝一期二階三階段段設備的引入接口，擴建工程公共部分新增設備原則上接入1#plc站，通過完善plc軟件實現由監(jiān)控計算機控制。一期擴建工程的生化池、沉淀池、絮凝反應池等設備由新增2#plc接入。新增2#plc以光纖作為傳輸介質，接入一期一階段已完成建設的環(huán)型工業(yè)以太網，保證網絡的可靠性、安全性，數據通訊準確性和及時性。新增的低壓配電系統的綜合保護測量單元通過其后臺機直接接入工業(yè)以太網將信號引入控制室。現場控制站設置觸摸屏或汁算機作為就地人機交互接口hmi，操作人員可對該控制站監(jiān)控范圍內

18、的設備進行就地集中控制，或在中控室授權后就地更改設定本站的工藝控制參數。2中央監(jiān)控主站(mop)利用已經建設的中央監(jiān)控主站完場2#plc站接入信號的管理，對新增功能通過修改完善軟件實現。主要完成以下功能：(1)實時監(jiān)控；(2)用于管理和存儲數據；(3)用于與現場2#plc通訊；(4)報表打印和事故報警；(5)設備狀態(tài)記錄和提醒；(6)過程數據的處理；(7)事件記錄和提醒，事故的報警和記錄；3現場控制站2#plc站根據工藝過程的相對獨立性和設備的實際物理位置設置觸摸屏應急時人機對話，并對本控制站接入的現場儀表供電，流量計由屏內ups直接供電。ups采用在線式低噪聲不間斷電源。監(jiān)控范圍：生化池、污

19、泥泵井、終沉池、絮凝反應池，流量渠等等構(建)筑物的設備及儀表。主要設備：2#plc站的主要設備是用于自動控制、工藝參數采集和網絡連接的plc系統，包括cpu模塊、電源模塊、di、do、ai、ao模塊和各種網絡通訊接口適配器等；一臺現場顯示觸摸屏：電源、信號防雷器以及各種隔離器。5.10.4. 在線檢測儀表1概述為了及時準確地掌握進出水水質及其變化過程，監(jiān)測和控制水處理流程的各個生產環(huán)節(jié)，改善操作壞境，提高管理水平，全廠儀表設計和選型遵循以下原則：能準確、全面的反映污水廠水質參數和水量情況；能準確、全面的反映污水廠的水處理效果；檢測參與控制的各種水質參數和物理參數；電磁流量計選用國內實際運行可

20、靠、性能穩(wěn)定的產品，其他過程儀表和水質分析儀表引進國外優(yōu)質產品：儀表的選擇要進行詳細的技術經濟比較，充分考慮備品備件的價格和儀表維護費用的差異；2儀表清單表6-3儀表清單序號名 稱 安裝位置規(guī)格及性能單位數量1超聲波液位計污水提升泵房012m套12超聲波液位差計細格柵00.4m套13do檢測儀生化池020mg/l 套14mlss檢測儀生化池010g/套25超聲波液位計污泥泵井08m套16ph計明渠流量計212套17超聲波流量計明渠流量計02000m3/h 套15.10.5. 全廠閉路監(jiān)控系統本閉路監(jiān)控系統，采用模擬傳輸與數字存儲、電纜與光纜傳輸相結合，實現全廠生產區(qū)域重要設備的監(jiān)控及廠區(qū)安防，

21、便于中央控制室值班人員及時發(fā)現現場問題，排除故障以及對警情的及時處理，保證生產的正常進行，又便于畫面的存儲、檢索及回放，提高管理效能。在傳輸方面，為保證視頻質量，將視頻信號和云臺鏡頭信號分別用電纜傳輸。一期一階段已經建設了一套6攝像機的視頻監(jiān)控系統，一期二階段和三階段分別增加生化系統和沉淀系統3套視頻攝像機用于安防監(jiān)控，由一階段位于控制中心的控制主機統一監(jiān)控，完成擴建工程生產工藝發(fā)備的監(jiān)視和管理。 在視頻圖像信息存儲方面，我們將生產工藝設備的監(jiān)視圖像信息通過硬盤錄像機存儲并可經過系統視頻服務器供管理層瀏覽、查用。1系統結構監(jiān)控系統通過系統前端監(jiān)控點攝像機采集圖像信息，矩陣主機處理后在相連的監(jiān)視器反映監(jiān)控場景；配置帶云臺的攝像機，其云臺、鏡頭的控制由矩陣切換主機主控鍵盤操縱；矩陣切換主機可以把每一個監(jiān)控點的圖像人工(或自動)切換到與主機相連的監(jiān)視器上顯示