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浅谈明渠水体提质工程电气及自控设计

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浅谈明渠水体提质工程电气及自控设计

124 工程技术 0 引言 在城市市政建设中,明渠水体提质工程是提高渠道水体的溶解氧, 并始终保持在较高的水平,透明度改善,保持水质不黑臭;遇到雨天 污水溢流或其他突发性排污导致水质恶化时,在72小时内使渠道水 体恢复至不黑臭状态,改善水体水质。作为整个污水处理系统中重要 的组成部分,明渠水体提质工程在新时期中大大提升了城市生活品质。 1 概述 武汉某明渠全长1.2km,渠道宽度为20m。明渠水体提质工程主 要工程内容包括明渠水生态修复工程、面源污染削减、清淤工程、生 态监测等,其中水生态修复工程配置纳米曝气机5套、潜水推流曝气 机16台、水质在线监测设备2套;为方便明渠设备集中管理,新建 明渠集中管理房1座。 明渠水体提质工程的工艺、生产设备,其运行状况将直接影响整 个明渠水体提质系统安全、高效运行。进一步提高电气、自控的设计 和实施水平就显得格外重要。明渠水体提质工程电气及自控设计一般 包括工程范围内用电设备供配电设计、防雷及接地设计、集中控制 系统PLC系统配置、水质在线监测、视频监控配置等。 2 电气设计 (1)电气设计范围及内容。根据工艺专业提供的用电设备,按 照国家有关电气专业设计规范及标准进行本工程电气设计。以10KV 进线电缆终端为界,具体设计内容包括10KV箱变,管理房、纳米 曝气机、潜水推流器、水质在线监测设备、视频监控的配电,防雷接地, 电缆敷设设计。 (2)电源及电压。本明渠水体提质工程供电按三级负荷要求进 行设计,为单回10KV供电。本工程电源由城市10KV电源引入,电 压等级为10/0.4/0.22KV。 (3)设备配套控制柜。各类用电设备配套设置控制柜,防护等 级不低于IP55,采用双层门设计,并配有门锁防止误操作。控制柜主 要采用手动、自动、远程相结合操作的方式,并预留自动操作和状态 采集的接点,作为远程PLC控制用。 (4)计量与功率因数。用电计量方式由供电局确定,设计采用 高供高量的计量方式。明渠内其他用电按规范设置电工测量仪表及用 电计量仪表。 为了提高用电设备运行功率因数,设计在低压侧采用集中补偿方 式进行补偿,无功补偿装置。采取自动投切的方式,满足补偿后10kV 高压侧功率因数不低于0.95。 (5)线路敷设。电缆敷设主要采用穿管敷设,电缆保护管埋地 敷设时,管顶距地面深度不小于0.7m。对于无法埋地敷设的河段,采 用防水电缆;水下电缆不得悬空于水中,应敷设于水底。暴露在空气 中的部分应加装碳素波纹管套管并采用卡扣固定;水下电缆不宜在中 间设置接头。 电缆敷设通过河道、水渠等障碍时,采用顶部悬挂、侧壁悬挂敷 设方式。悬吊架设的电缆与桥梁构架之间的净距不小于0.5m。在桥梁 上增加的电缆和附件等设施,不得减小桥底或整条河道的最小净空。 (6)防雷接地。根据计算,本工程不设防直击雷的措施。所有 电气设备外露可导电部分、电缆支架等需利用接地干线(PE)可靠接 地。建(构)物内所有金属管线、金属构件、金属栏杆、金属门窗及 PE线等均作可靠等电位联结。工作接地、保护接地及防雷接地共用 接地体,主体建(构)物接地电阻不大于1欧姆,辅助建(构)物接 地电阻不大于4欧姆。 380/220V低压配电接地型式采用TN-S系统。高低压电气设备接 地保护,以及防雷保护共用一套接地网,接地装置利用构筑物基础内 主筋,并引出与人工接地体相连,要求接地电阻不大于1欧。 3 自控设计 (1)PLC系统配置。由于明渠距离较长,各设备均匀分布在明渠内, 为便于集中控制,明渠内共设置5套远程分布式I/O系统、2套水质 在线监测设备,均通过光纤传输至管理房光纤交换机,最终接入管理 房PLC系统以实现对明渠水生态设备的集中控制。 在明渠管理房内设置一台PLC柜,用于明渠内的水生态修复纳米 曝气机、潜水推流器、水质在线监测等设备的自动控制,设备和供配 电系统的运行状态采集、工艺检测仪表的实时检测数据上传等,将采 集的数据与信号通过以太网上传至控制室内,便于站内集中管理,接 收中控室的控制指令,实现对工艺设备的远程控制。预留4G无线路 由器,通过接入互联网,使明渠可以与智慧城市等更高级别的控制中 心进行数据交换和远程控制。 在管理房控制室内设置工程师站,配备工业计算机一台。主要功 能为接收控制层传送来的各工段的工艺参数及设备状态。计算机动态 显示生产过程,各种工艺参数趋势图,为生产管理提供依据。 PLC站与控制室之间通过100M工业以太网进行数据通信和信 息交换,通讯介质为光纤;PLC站与高、低压智能电表之间采用 Modbus通讯协议。 (2)明渠水质在线监测。对PH、温度、电导率、溶解氧、浊度、 氨氮、氧化还原电位等水质指标进行监测,根据明渠具体情况设置2 处水质在线监测点。明渠水质在线监测通过光纤将各信号接入明渠管 理房中控室PLC站。 (3)视频系统配置。工业电视(CCTV)监控系统,用以实现明 渠内重要设备的监控,便于值班人员及时发现现场问题,排除故障, 保证生产的正常进行,实现现场的无人值守。明渠内配置一体化智能 球型彩色摄像机,并设置硬盘录像机进行单体视频录像、存储及画面 回放,摄像机通过光纤接入明渠管理房中控室。 4 结论 本文以一个常规明渠水体提质工程为例,描述明渠水体提质电气 及自控设计中内容和部分注意事项,为类似项目电气及自控系统设计 提供了参考和借鉴。 参考文献 [1]袁钲.浅析雨水及污水提升泵站电气设计[J].水利与电力,2016 03. [2]李政芮.电气接地和电气安全问题探析[J].山东工业技术,2016 01172181。 作者简介熊艳霞(1979-),女,湖北利川人,硕士,中级电气工程 师,研究方向电气及自控。 浅谈明渠水体提质工程电气及自控设计 熊艳霞 (中国城市建设研究院有限公司湖北分院,武汉 430040) 摘 要本文描述了明渠水体提质工程电气及自控设计内容,对明渠水体提质工程电气及自控系统设计进行讨论和分析,希望能够为明渠水体 提质工程电气及自控系统系统设计提供一定参考。 关键词明渠水体提质工程;电气及自控设计;视频监控 DOI10.16640/ki.37-1222/t.2019.11.105

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