污水提升泵站调试及运行分析论文

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[摘要]污水提升泵站是城市污水处理厂的关键工序，对整个污水处理厂的正常运行和运行成本起着重要作用。本文以保定市银定庄污水处理厂为例，介绍了污水提升泵站的工艺原理及调试运行。

[关键词]PLC、轮值时间、容差

前言：

城市污水处理就是利用各种设施设备和工艺技术，将污水中所含的污染物质从水中分离去除，使有害的物质转化为无害的物质、有用的物质，水则得到净化。城市污水处理工艺按流程和处理程序划分，可分为预处理工艺，一级处理工艺，二级处理工艺，深度处理工艺和污泥处理工艺，预处理工艺通常包括格栅处理，泵房抽升和沉沙处理。泵房抽升的工作是由污水提升泵站来完成的。

一、工艺原理及主要设备设施

污水提升泵站的作用是将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度，使污水可以靠重力流过后续建在地面上的各个处理构筑物。泵站一般由水泵，集水池和泵房组成，集水池的作用是调节来水量与抽升量之间的不平衡，避免水泵启动过于频繁。

保定市银定庄污水处理厂采用的是半地下式泵房，地下部分为集水池，容积为126m3，约为一台水泵5min的排水量。潜水泵直接安装在集水池里，共设4台，三用一备，为不堵塞型潜水泵，扬程式18.5m，流量420l/s，功率100KW，每台泵的出水管均设有止回阀，电动蝶阀和手动蝶阀；总出水管装有一套量程为5000m3/h的电磁流量计一套，流量计前后设有手动蝶阀，另设旁道管，用于流量计检修；集水池上面装有量程为8米的超声波液位计一套，用于测量集水池的液位，系统自动时控制潜水泵的启停，房内装有控制盘用于泵和阀门的远方/就地控制转换及现场操作，房顶装有单梁悬挂式电动起重机一台，用于潜水泵的检修。

二、泵组的运行原则

泵组的运行操作应考虑以下几项原则：第一是保证来水量与抽升量一致。如来水量大于抽升量，上游又没有及时采取溢流措施，则可能淹泡格栅间，甚至使市区地势较低的下水道返水；反之，如来水量小于抽升量则有可能使泵处于干运转状态，损坏设备。第二是应保持集水池高水位运行，这样可降低泵的扬程，提高效率，在保证抽升量的前提下降低能耗。第三是潜水泵的开停次数不可过于频繁，否则损坏电机并降低使用寿命。第四是泵组内每台水泵的投运次数及时间应基本均匀，因为每台水泵的吸水口都对应着集水池内的一部分容积，如果某台泵长时间不投运，集水池内对应部分成为死区，泥沙沉积。

因为三相交流电动机起动快，起动力矩高，起动电流大大高于正常运转时所需要的电流值，有时起动电流可超过系统的容量，会给安全生产造成危害。所以，从安全角度考虑，泵组的运行还应满足以下要求：（1）水泵要保证闭闸启动，即开泵时先开水泵，再开电动阀，停泵时，先停泵，后关电动阀。（2）限制起动电流及电压。（3）每台水泵要有干运转，渗漏，缺相及过载保护。

三、泵组的运行控制

保定市银定庄污水处理厂污水提升泵站的泵组的运行有三种控制方式

1、就地手动控制方式

在这种方式下，潜水泵和电动阀都由就地控制箱上控制按钮来控制其开、停。PLC系统仅对这些设备、液位、流量进行监示，而不能控制。这种方式一般只在调试或维修用。

2、PLC远程手动控制

在这种方式下，操作人员用计算机键盘或鼠标，通过PLC对潜水泵和电动阀进行开、停控制，这种控制方式仅使操作人员不用到现场就可以控制设备，它只是就地控制按钮的延伸或转移，一般用于调试或维修。

3、全自动控制方式

在这种方式下，泵组由PLC按照预先编制的程序，根据集水池的水位和通过计算机设定的工艺参数自动控制水泵的开停台数及开停顺序，维持集水池在一定的水位范围内和4台潜水泵间的工作均衡性，电动阀门和水泵电机是联动的。水泵开启后，电动阀门自动打开，停泵后，电动阀门自动关闭。

4、软起动器及保护

每台水泵的主控电路中均装有一台软启动器，它采用晶闸管（可控硅）来控制起动时的电机端电压，减少了起动冲击电流，降低了加速力矩，使水泵起动时稳定、平滑，增加了设备的使用寿命，另外软启动器具有过热、过流、过压、缺相、相位不平衡等多项保护功能。

为了保证水泵运行的安全性，每台水泵均没有干运转，渗漏和过载保护。

5、控制图

泵站的水位控制示意图

逻辑控制框图

图中，P1、P2、P3、P4为潜水泵；V1、V2、V3、V4为电动阀门；L1、L2、L3、L4是由计算机设定的潜水泵的启动液位；L为集水池液位；ΔL为容差。

四、调试

保定市银定庄污水处理厂于是1996年8月投入使用，1997年年初对自动化系统进行了调试，调试过程中发现泵站的自动运行存在以下问题。

1、集水池液位计量程为4米，而集水池的深度约15米，致使构筑物的一半容积得不到利用，且影响水泵的工作效率。

2、控制水泵停止的液位容差设定范围为0—150cm，偏小，导致水泵频繁启停。

3、水泵运行的轮值时间（也叫均衡时间）为2—8小时，间隔太短，这也导致水泵的频繁启停。

4、液位计为投入式扩散硅液位变送器，易堵塞，长期过压会导致零点漂移，甚至损坏，需经常清洗，由此打乱了泵组自动运行的连续性，且对水泵的运行安全存在威胁（因为液位计故障可能导致泵组全部投运或全部停止）。

为解决以上问题，该厂做了以下几个方面的改造

1、液位计更换为配15米换能器的超声波液位计量程设为8米。

2、在计算机中修改液位计的量程为8米，启动液位设定范围为0—8米，容差范围为0-300cm。

3、在计算机中修改水泵运行的轮值时间为2—48小时。

4、在泵站工艺值班室加装了集水池液位高、低限报警蜂鸣器。

通过以上几项工作，提高了集水池的利用率，也提高了水泵的工作效率，增强了系统及水泵运行的安全性和可靠性。

五、运行与管理

1、正常情况下自动运行，手动时泵站必须有人值守。

2、要保证闭闸启动，停车时先停泵，后关电动阀。

3、当发现水泵电机电流、出水流量或声音异常时，应立即停止运行。

4、所设定的工艺参数不得随意修改。

5、集水池要根据具体情况定期清理。

6、定期检查水泵干运转、温度、湿度、过载保护的自动停车和集水池液位高、低限报警功能。

7、手动运行时备用水泵每月至少一次试车。

8、传动部位，丝杆闸阀保持良好的润滑。