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辰控智能300系列PLC在炼油厂污水处理的应用

发布时间:2019-05-20人气:917

炼油厂污水是一种难处理的工业废水,它是原油炼制、加工及油品水洗等过程中产生的一类废水,污染物的种类多、浓度高,对环境的危害大。陕西某炼油厂为了改善炼油废水对环境的污染,对现有曝气生物滤池污水处理装置进行改造,在原有A/O曝气池的基础上增加BAF曝气装置。改造后的装置对SS、COD、BOD和氨氮具有很好的处理功能。BAF装置运行管理采用PLC程序控制系统,经实际系统调整、测试,已达到预期的效果。

1污水处理工艺

污水一级处理采用原有的调节均质、隔油和气浮等除油工艺,去除大部分油类和悬浮物。二级处理采用泥法和膜法相结合的两段生化工艺,其中一段采用活性污泥法A/O曝气池,用于去除大部分的有机负荷;二段采用两级BAF装置,进一步去除有机物,并对悬浮物进行截留,确保处理后排水水质完全达标。在污水处理中,曝气池是全厂的核心建筑,污水在池中通过生物的净化作用达到去除有机物的目的。因微生物为好氧菌,如供氧量过少会造成细菌大量死去,不利于微生物的生长,会直接影响处理效果。但供氧量过大,不仅使能耗提高,增大运行费用,而且会形成小而重的易沉淀絮体使水质恶化。因此控制水中的含氧量是污水处理过程控制中关键的任务之一。

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2BAF工艺控制原理

滤池状态分为正常工作、反冲洗、备用及故障4种状态,滤池上的在线仪表主要是溶解氧检测仪表、流量计和滤池压差检测仪表。

(1)正常工作控制

滤池在正常工作状态时,曝气阀及进水调节阀开启,其他阀门关闭,曝气风机变频运行,整个滤池自动运行,核心控制参数为:滤速、出水溶解氧水平及运行周期控制。溶解氧的控制要求是通过计算机给这些DO仪设定一个测量范围,当进水量达到平衡,池中悬浮物浓度合乎标准时,一旦水中含氧突破这个范围,PLC就会收到现场溶解氧仪反馈回来的报警信号。PLC便根据现场测量值来调节鼓风量。鼓风机的开启台数由PLC根据溶解氧的平均值来控制。PLC每隔5min判断一次曝气池内的溶解氧值,溶解氧低于设定下限时调频风机增加风量。若调频风机已达到最大值,则增开一台普通风机,溶解氧高于设定上限时调频风机减少风量;若调频风机已达最小值,则关闭一台普通风机。

2)反冲洗控制

当滤池具备反冲洗条件时要停止正常工作,需排队才能进入反冲洗工况。反冲洗程序为3段式冲洗:气冲洗、气水混合冲洗、水冲洗。

3、控制方式、主要测控点和控制设备
3.1 根据BAF工艺要求,工艺设备的控制设有3种方式:

1)现场操作箱硬手动控制;

2)PLC联锁自动控制;

3)中控室电脑键盘远程控制(软手动)。

3种控制方式相互补充。正常运行时是以PLC的自动控制为主,必要时以硬手动或软手动控制作为补充。
3.2 主要测控点

1)数字I/O:曝气机工作状态;进出水阀、曝气阀、排气阀的开闭状态,反冲洗水泵、反冲洗鼓风机启停状态;反冲洗水阀、气阀开闭状态。

2)模拟I/O:进水水量、进水阀阀位;滤床水头损失、液位;溶解氧、曝气量。
3.3 主要控制设备

1)BAF曝气供风系统,污水处理厂生化系统有6台1)90-1.7离心鼓风机,其中一台用变频风机。

2)空气反冲洗供风设备,选用JAS-200型罗茨鼓风机作为滤池反冲洗供风设备。

3)反冲洗水泵,选用3台CZ200-315型离心水泵。

4)安装在曝气池不同地点的6个溶解氧测试仪。
4、控制系统结构

控制系统主要包括上位机和下位机的硬件,共同组成一个控制系统。图3为控制结构系统图。上位机为现有工业计算机,采用西门子公司CP5611网卡通过PROFIBUS-S7数据通讯网络完成计算机与PLC之间的数据通讯,上位机的画面组态软件采用西门子公司的WINCC完成用户二次软件的开发。

下位机的硬件选用西门子S7系列CPU以及辰控智能CKS7-300系列模块。

西门子S7系列PLC作为控制系统的核心,可以提供强大的控制、网络和组态功能,以及良好的扩展能力和通讯能力,容易实现分布式的系统结构,该PLC主要包括以下几部分:

1)CPU模块:采用西门子S7-315-2DP,主要用来执行用户程序,控制I/O模块与上位机通讯。

2)电源模块:PS307,通过背板总线向模块供电。

3)I/0模块:采用辰控智能CKS7-300系列模块包括SM321数字量输入模块、SM322数字量输出模块、SM331模拟量输入模块和SM332模拟量输出模块,用于现场控制设备的接口。
现场各个监控点的物理参数,由对应的传感器或变送器检测出来并转变为4~20mA电流信号,然后送到相应PLC内,PLC通过各种模块接口采样信号;控制信号由PLC输出后以4~20mA电流形式送到执行机构,控制执行机构的动作。

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5、结束语

系统以PLC为核心,利用PLC强大的过程检测与控制功能,实现了炼油污水处理BAF装置中溶解氧、液位等参数的在线监测与自动控制。本系统投入运行以来,运行稳定可靠,处理后的污水达到了国家污水排放标准,完全达到了最初设计的功能,实现了对BAF污水处理的集散控制和管理。


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