污水處理廠電氣設(shè)計方案

污水處理廠電氣設(shè)計方案5.9.1.設(shè)計范圍本工程設(shè)計范圍主要內(nèi)容有：廠內(nèi)供配電設(shè)計、電氣控制設(shè)計、照明設(shè)計、導(dǎo)線敷設(shè)設(shè)計、防雷接地設(shè)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(fù)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(fù)，并確保應(yīng)急情況下得供電。根據(jù)資料，本工程此兩路10kV電源為一用一備，每路電源均能承擔(dān)全廠負(fù)荷得100％運行，分別來自牧馬山變壓站與臨港變電站，根據(jù)當(dāng)?shù)氐脤嶋H情況還設(shè)置柴油發(fā)電機組作為安保備用電源。本工程已經(jīng)完成一期一階段高壓供配電得設(shè)計建設(shè)，一期二、三階段不再單獨增加高壓饋電柜及高壓設(shè)備。除已經(jīng)完成1#市電得建設(shè)，2#市電及安保電源政府相關(guān)部門已經(jīng)按照電業(yè)局具體要求正在實施，不在本次電源設(shè)計范圍。本次供電電源得設(shè)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(shè)備。5.9.3.負(fù)荷計算及變壓器容量選擇本工程用電負(fù)荷分為工業(yè)動力負(fù)荷與輔助照明負(fù)荷兩大類，主要動力設(shè)備負(fù)荷為鼓風(fēng)機及泵類負(fù)荷。主要動力設(shè)備負(fù)荷量按照軸功率法計算；其余機械設(shè)備負(fù)荷量采用需要系數(shù)法計算；輔助照明負(fù)荷及辦公用電負(fù)荷按單位建筑面積用電指標(biāo)計算。污水處理廠主要用電負(fù)荷分布在鼓風(fēng)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(chǎn)用電及辦公用電。設(shè)備均為低壓(380/220V)負(fù)荷。本工程負(fù)荷計算結(jié)果見下表:序號設(shè)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、751、1107、72細(xì)格柵沉砂池1、51、51、60、91、8間隙3刮砂橋沉砂池666、33、47、2間歇4攪拌器厭氧區(qū)111111、66、213、25推進器缺氧區(qū)151515、88、517、96回流泵好氧區(qū)302021、111、423、97回流泵污泥泵房453031、617、038吸泥機沉淀池333、21、73、69鼓風(fēng)機風(fēng)機房32016016&490、9191、410脫水機脫水機房121212、66、814、411污泥泵絮凝反應(yīng)池666、33、47、2間歇12污泥泵污泥泵房666、33、47、213儀表其它廠區(qū)555、32、86、014照明廠區(qū)101010、55、712、0夜間16605、375、395213449、455、3、2、r、一期一階段工程已經(jīng)建設(shè)有兩臺 400KVA干式變壓器，采用低壓側(cè)集中無功功率補償，一期 1、98萬噸月實際消耗得最多能耗為：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。一期二階段與三階段與一階段共用變壓器，采用低壓無功集中補償與負(fù)荷均衡分布，一期共需要得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(fù)荷工作與短時間過負(fù)荷，因此可以不考慮對變壓器增容，利用現(xiàn)有變壓器滿足5萬噸/日生產(chǎn)得供電，變壓器負(fù)荷率約90%，平均負(fù)荷負(fù)荷率為80%。由于一期一階段設(shè)計時僅考慮一階段電氣設(shè)備無功補償，補償功率能力有限，因此在增加饋電柜得同時需對無功補償能力進行增加。5.9.4.供配電系統(tǒng)污水處理廠得配電電壓等級為二種： l0kV、380/220V。1）10kV配電系統(tǒng)。本次工程不涉及10KV配電系統(tǒng)得增加或修改， 無新增設(shè)計內(nèi)容2）在鼓風(fēng)機房旁設(shè)10kV/0、4kV饋電屏。0、4kV低壓配電系統(tǒng)已經(jīng)采用單母線分段結(jié)線，中間設(shè)母聯(lián)開關(guān)（不自投)，正常工作時，母聯(lián)開關(guān)分閘，二臺變壓器分列供電。當(dāng)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得低壓負(fù)荷以免變壓器過載。斷開母聯(lián)及進線開關(guān)，可分段檢修母線。站內(nèi)設(shè)置一臺柴油發(fā)電機組，可滿足在市電斷電得情況下全廠得設(shè)備運行。柴油發(fā)電機手動啟動。柴油發(fā)電機進線斷路器與兩臺變壓器低壓側(cè)得低壓斷路器設(shè)置電氣聯(lián)鎖，市電斷電且兩臺變壓器低壓側(cè)得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(cè)得低壓斷路器。本次設(shè)計涉及新增兩段可與已有系統(tǒng)匹配得饋電柜，兩段分別接入已有配電系統(tǒng)兩段，設(shè)備分別由兩段饋電柜供電，在設(shè)備分配上盡量實現(xiàn)同等級別功率設(shè)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(gòu)筑物二級配電系統(tǒng)得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(tǒng)得可靠與安全。5.9.5.電力計量及功率因數(shù)補償電能計量采用高供高計，照明與動力在低壓側(cè)分別計量，10kV電源進線處已經(jīng)設(shè)置專用計量柜，作為商業(yè)計量。為了便于今后業(yè)主管理上得需要，對主要大功率電機及至污水廠各主要建筑物得饋電線路均設(shè)置計量表計。污水處理廠得自然功率因數(shù)比較低，通過計算表明，其值低于0、90，不能滿足供電部門得要求。因此，本工程需要對功率因數(shù)進行補償，以提高系統(tǒng)得功率因數(shù)，并減少系統(tǒng)得線路損耗與變壓器損耗。0、4kV負(fù)荷補償方式采用低壓側(cè)集中自動補償。補償后得功率因數(shù)可達(dá)0、92以上，若已經(jīng)建設(shè)部分得補償容量不足，可采用在已有電容柜并聯(lián)分支增加補償容量。5.9.6.變配電室設(shè)置根據(jù)全廠用電負(fù)荷及其分布情況，本工程設(shè)10kV配電站一個；10kV/0、4kV變配電中心站一個。存鼓風(fēng)機房旁設(shè)10kV配電系統(tǒng)一個，主要設(shè)備有：10kV金屬鎧裝移開式中置開關(guān)柜、高頻開關(guān)直流電源裝置及電站綜合自動化系統(tǒng)等。向兩臺500kVA/10kV/0、4kV變壓器配電。在鼓風(fēng)機房旁設(shè)10kV/0、4kV變配電站一座。主要設(shè)備有：500kVA/]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(fù)責(zé)全廠得低壓配電。在反沖洗房及脫水機房各設(shè)0、4kV配電間。主要設(shè)備有：組合式低壓柜。其中反沖洗房配電間負(fù)責(zé)向濾池及反沖洗系統(tǒng)二級配電，脫水機房負(fù)責(zé)向脫水系統(tǒng)配電。各變配電站得布置特點就是：整體布局合理，交通方便；靠近負(fù)荷中心，進、出線方便，線路損耗小；建筑物之間得電氣線路比較簡潔；系統(tǒng)功能明確，靠近用電設(shè)備，便于維護管理。5.9.7.主要設(shè)備選型設(shè)備選擇就是一項非常重要得工作，應(yīng)以先進、可靠、適用得原則來選擇設(shè)備，同時也應(yīng)注意結(jié)構(gòu)新穎及經(jīng)濟上得合理性。10kV高壓開關(guān)柜：采用中置式金屬鎧裝移開式高壓開關(guān)柜。主開關(guān)采用真空斷路器，彈簧操作機構(gòu)，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(guān)免維護型（雙電池組）直流電源裝置，電壓等級DC220V。非標(biāo)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(nèi)IP2X，戶外IP5X。L0kV配電站采用電站綜合自動化系統(tǒng)與微機綜合保護器。上述設(shè)備得配套性以及今后得運行管理比較有利，由于大多數(shù)為免維護產(chǎn)品，這就大大節(jié)省了日常維護、保養(yǎng)得工作量，并具有壽命長、可靠性高、技術(shù)先進得特點5.9.8.控制與保護1）單機容量大于或等于45kW得低壓較大型電動機設(shè)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(shù)先進、安全可靠得自動監(jiān)測與控制方式， 實現(xiàn)全廠內(nèi)各主要用電設(shè)備得現(xiàn)場就地手動控制與PLC自動控制。二者可以通過設(shè)于機旁得手、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)進行選擇。手動控制主要用于設(shè)備得檢修與調(diào)試，也可作為生產(chǎn)過程中臨時、應(yīng)急操作手段；正常情況下，由PLC自控系統(tǒng)根據(jù)工藝流程要求實現(xiàn)自動控制。3）電動機保護普通電動機：設(shè)短路、過負(fù)荷及缺相保護；大容量電動機：設(shè)短路、過負(fù)荷、缺相、溫度及接地保護；潛水電動機：設(shè)短路、過負(fù)荷、缺相、溫度及滲漏保護；閥門電動機：設(shè)短路、過負(fù)荷、缺相及過力矩保護。5.9.9.照明在保證照度得前提下，優(yōu)先采用高效節(jié)能燈具與使用壽命長、光色好得光源，以降低能源損耗與運行費用。室內(nèi)照明以高效熒光燈為主，廠房內(nèi)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(shè)應(yīng)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(fēng)格與廠區(qū)綠化環(huán)境相諧調(diào)，營造良好得光環(huán)境。5.9.10.防雷接地本工程防雷均按三類建筑物設(shè)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(tǒng)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(yīng)過電壓得侵害，變配電間低壓母線均裝設(shè)防雷裝置。本工程380/220V側(cè)采用TN—S制接地系統(tǒng)，二級配電距一級配電得距離超過50m時發(fā)重復(fù)接地裝置，重復(fù)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(shè)備設(shè)置漏電保護開關(guān)，以進一步提高安全性。全廠各建（構(gòu)）筑物得接地裝置與變配電站得接地裝置借助于廠區(qū)電纜溝內(nèi)得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(shè)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(shè)方式。5.1．綜合自動化系統(tǒng)5.10.1.自動控制系統(tǒng)得設(shè)計原則與基本構(gòu)思多數(shù)現(xiàn)場就是按照無人值守得標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計得，考慮到生產(chǎn)過程得重要性，也可適當(dāng)安排人員進行值班與巡視。系統(tǒng)配置采用成熟技術(shù)，產(chǎn)品設(shè)計選型符合國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可靠性高、適應(yīng)能力強、擴展靈活、操作維護簡便；系統(tǒng)平臺軟件選用穩(wěn)定安全得主流操作系統(tǒng)，便于系統(tǒng)使用與維護；管理軟件、監(jiān)控軟件、現(xiàn)場控制軟件得編制均選擇符合國際軟件業(yè)標(biāo)準(zhǔn)得開發(fā)平臺，同時考慮用戶開發(fā)得方便性與易于擴展性。5.10.2.控制系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)與組成自動化系統(tǒng)分為兩個層次：設(shè)備監(jiān)控層與管理層。1、設(shè)備監(jiān)控層包括兩個子系統(tǒng)：?生產(chǎn)過程自動化及儀表控制子系統(tǒng)?全廠閉路監(jiān)控及安保子系統(tǒng)生產(chǎn)過程自動化及儀表系統(tǒng)對全廠流程進行自動控制，過程參數(shù)、設(shè)備工況、能耗物耗進行自動檢測，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場得無人值守。閉路監(jiān)控系統(tǒng)對生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備工況與廠內(nèi)重要場所進

行全天候自動監(jiān)視，在異常情況下自動報警與自動錄像。子系統(tǒng)得實時數(shù)據(jù)自動進入全廠得數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。2、管理層計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用高速/快速以太網(wǎng)技術(shù)，通過覆蓋全廠得綜合布線系統(tǒng)，為全廠搭建了一個高速得信息交換平臺，使全廠得生產(chǎn)過程信息、管理信息能夠快速到達(dá)全廠各個信息點終端，使生產(chǎn)操作及管理人員能在最短得時間內(nèi)掌握全廠得生產(chǎn)情況。5.10.3.生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)自動化系統(tǒng)得設(shè)計以安全、可靠、經(jīng)濟實用為原則，在進行充分得技術(shù)經(jīng)濟比較得基礎(chǔ)上，選擇具有行業(yè)內(nèi)先進水平得軟硬件產(chǎn)品。系統(tǒng)設(shè)計時考慮工程得分期實施情況，系統(tǒng)具有一定得開放性與可擴展性。1．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)泵站設(shè)備與功能相對集中得特點，控制系統(tǒng)選用目前國內(nèi)外外行業(yè)中成功運用得基于可編程序控制器(PLC)得集散型控制系統(tǒng)，它具有“分散控制、集中管理、數(shù)據(jù)共享”得特點。集散系統(tǒng)得分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)保證了控制系統(tǒng)得穩(wěn)定可靠與易于擴展，自律性極強得PLC子站單元可完成參數(shù)采集、設(shè)備控制、圖形顯示，也提供友好得人機操作界面，同時PLC得聯(lián)網(wǎng)能力使各站點之間能方便可靠地傳遞控制參數(shù)與狀態(tài)信息，模塊化設(shè)計使之可以靈活配置與適應(yīng)不同得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)污水廠得生產(chǎn)管理、工藝流程與構(gòu)筑物位置分布特點，分別設(shè)置管理、監(jiān)視及控制站點。全廠控制系統(tǒng)分為兩個部分：中控室集中監(jiān)控管理與現(xiàn)場控制站。中央控制室主要設(shè)備在一期一階段已經(jīng)建設(shè)完成?，F(xiàn)場控制站：一期一階段已經(jīng)建設(shè)了污水處理控制站1#PLC，1號站已經(jīng)預(yù)留了預(yù)處理等公共部分未安裝一期二階三階段段設(shè)備得引入接口，擴建工程公共部分新增設(shè)備原則上接入1#PLC站，通過完善PLC軟件實現(xiàn)由監(jiān)控計算機控制。一期擴建工程得生化池、沉淀池、絮凝反應(yīng)池等設(shè)備由新增2#PLC接入。新增2#PLC以光纖作為傳輸介質(zhì)，接入一期一階段已完成建設(shè)得環(huán)型工業(yè)以太網(wǎng)，保證網(wǎng)絡(luò)得可靠性、安全性，數(shù)據(jù)通訊準(zhǔn)確性與及時性。新增得低壓配電系統(tǒng)得綜合保護測量單元通過其后臺機直接接入工業(yè)以太網(wǎng)將信號引入控制室?，F(xiàn)場控制站設(shè)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(nèi)得設(shè)備進行就地集中控制，或在中控室授權(quán)后就地更改設(shè)定本站得工藝控制參數(shù)。2．中央監(jiān)控主站(MOP)利用已經(jīng)建設(shè)得中央監(jiān)控主站完場2#PLC站接入信號得管理，對新增功能通過修改完善軟件實現(xiàn)。主要完成以下功能：(1)實時監(jiān)控；(2)用于管理與存儲數(shù)據(jù)；(3)用于與現(xiàn)場2#PLC通訊；報表打印與事故報警；設(shè)備狀態(tài)記錄與提醒；過程數(shù)據(jù)得處理；事件記錄與提醒，事故得報警與記錄；3．現(xiàn)場控制站2#PLC站根據(jù)工藝過程得相對獨立性與設(shè)備得實際物理位置設(shè)置觸摸屏應(yīng)急時人機對話，并對本控制站接入得現(xiàn)場儀表供電，流量計由屏內(nèi)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、污泥泵井、終沉池、絮凝反應(yīng)池，流量渠等等構(gòu)(建)筑物得設(shè)備及儀表。主要設(shè)備：2#PLC站得主要設(shè)備就是用于自動控制、 工藝參數(shù)采集與網(wǎng)絡(luò)連接得PLC系統(tǒng)，包括CPU模塊、電源模塊、DI、DO、Al、AO模塊與各種網(wǎng)絡(luò)通訊接口適配器等；一臺現(xiàn)場顯示觸摸屏：電源、信號防雷器以及各種隔離器。5.104在線檢測儀表1.概述為了及時準(zhǔn)確地掌握進出水水質(zhì)及其變化過程，監(jiān)測與控制水處理流程得各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，改善操作壞境，提高管理水平，全廠儀表設(shè)計與選型遵循以下原則：?能準(zhǔn)確、全面得反映污水廠水質(zhì)參數(shù)與水量情況；?能準(zhǔn)確、全面得反映污水廠得水處理效果；?檢測參與控制得各種水質(zhì)參數(shù)與物理參數(shù)；?電磁流量計選用國內(nèi)實際運行可靠、性能穩(wěn)定得產(chǎn)品，其她過程儀表與水質(zhì)分析儀表引進國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品：?儀表得選擇要進行詳細(xì)得技術(shù)經(jīng)濟比較，充分考慮備品備件得價格與儀表維護費用得差異;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(shù)量1超聲波液位計污水提升泵房0?12m套12超聲波液位細(xì)格柵0?0、套1差計4m3DO檢測儀生化池0~20mg/L套14MLSS檢測儀生化池0?10g/套25超聲波液位計污泥泵井0?8m套16pH計明渠流量計2?12套17明渠流量計0?2000套1超聲波流量計ms/h本閉路監(jiān)控系統(tǒng)，采用模擬傳輸與數(shù)字存儲、電纜與光纜傳輸相結(jié)合，實現(xiàn)全廠生產(chǎn)區(qū)域重要設(shè)備得監(jiān)控及廠區(qū)安防，便于中央控制室值班人員及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場問題，排除故障以及對警情得及時處理，保證生產(chǎn)得正常進行，又便于畫面得存儲、檢索及回放，提高管理效能。在傳輸方面，為保證視頻質(zhì)量，將視頻信號與云臺鏡頭信號分別用電纜傳輸。一期一階段已經(jīng)建設(shè)了一套6攝像機得視頻監(jiān)控系統(tǒng)，一期二階段與三階段分別增加生化系統(tǒng)與沉淀系統(tǒng)3套視頻攝像機用于安防監(jiān)控，由一階段位于控制中心得控制主機統(tǒng)一監(jiān)控，完成擴建工程生產(chǎn)工藝發(fā)備得監(jiān)視與管理。在視頻圖像信息存儲方面，我們將生產(chǎn)工藝設(shè)備得監(jiān)視圖像信息通過硬盤錄像機存儲并可經(jīng)過系統(tǒng)視頻服務(wù)器供管理層瀏覽、查用。1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)通過系統(tǒng)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得監(jiān)視器反映監(jiān)控場景；配置帶云臺得攝像機，其云臺、鏡頭得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)控點得圖像人工 （或自動）切換到與主機相連得監(jiān)視器上顯示；為了便于管理與監(jiān)控，系