给水工程自控仪表设计中若干问题的分析及对策.pdf

江苏建筑 2 0 1 0年第 4期 ( 总第 1 3 5期 ) 1 0 9 给水工程自控仪表设计中若干问题的分析及对策 徐 中 宏 ( 南京 市 市政设 计 研究 院有 限责任公 司 ， 江苏 南 京 2 1 0 0 0 8 ) 【 摘 要】 在给水工程自控仪表设计中出现 了新老系统衔接、 加氯间设备控制、 水质检测仪表设置等问题， 文章针对这些 问题给 出了解决方案 ， 可以为类似的水厂 自控仪表设计提供参考。 【 关键 词 给水工程； 自 控仪表； 网络衔接 ； 加氯间设备； 水质监测 中图分类 T U 9 9 1 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 6 2 7 0 ( 2 0 1 O ) 0 4 0 l 0 9 0 2 An a l y s i s o f Pr o bl e m s i n Aut o ma t i c Co nt r o l S y s t e m a n d I n s t r ume n t S y s t e m De s i g n f o r Wa t e r S u p p l y P r o j e c t a n d S o l u t i o n s XU Z h o n g h o n g ( N a n j i n g M u n i c i p a l D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e C o ， L t d ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 8 C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n t h i s p a p e r ， t h e s o l u t i o n s o f p r o b l e ms i n a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m a n d i n s t r u me n t s y s t e m d e s i g n f o r w a t e r s u p p l y p r o j e c t ，s u c h a s n e t w o r k e x p a n s i o n ， c h l o r i n a t i o n e q u i p m e n t s c o n t r o l a n d s e t t i n g u p t h e o n l i n e wa t e r q u a l i t y mo n i t o r i n g s y s t e m a r e g i v e n ，p r o v i d i n g a r e f e r e nc e for t h e s i mi l a r de s i g n o f a u t o ma t i c c o nt r o l s y s t e m a n d i n s t r u me n t s y s t e m for w a t e r s u p p l y p r o j e c t Ke y w o r d s ：w a t e r s u p p l y p r o j e c t ；a u t o m a t i c c o n t r o l s y s t e m a n d i n s t rume n t ；n e t w o r k e x p a n s i o n ； c h l o r i n a t i o n e q ui pme n t ；o n l i n e wa t e r q ua l i t y mo n i t o r i n g s y s t e m 0引 言 近年来 随着 国家经济 的快速发展 工业 与居 民用 水需 求 不断扩大 ，同时城市化速度 的加快及 自来 水普 及率的提 高 ， 使各地净水厂 的建设 又迎来 了新 的发展时期 。 新一轮的 净水厂建设有两 个特点 ： 一是改扩 建项 目多 ； 二是 对水 质的 要求提 高 ，相应 的对水厂 艺各环节 的监测控制 要求 都有 提 高。因此 在水 厂的 自控及仪表设计 中也遇 到了一些新问 题 ， 本文就这些新问题作 了分析 ， 并提 出了对策措施 。 1 厂级控 制主干网新老系统的衔接设计 在新轮的水厂建设 中有一个 特点 ，就是改 扩建项 目 较多 。一般都是一期 已运 行几年 ， 要进行二期 扩建 ， 有 少数 是三期 、四期扩建 。在一 期建设时大多 已建成厂级控 制系 统 ， 建立了控制网络。 本期控制系统既要 能完成对 本期设 备 的控制 ， 又要能与现有系统实现衔接 使之成为一个整体 。 1 1 工程实例概况 某 水 厂 扩 建 项 目 ， 一 期 1 5万 m 已建 成 ， 二 期 扩 建 3 0 万 m 3 d 。 一期控制系统 已建成 在 中控室设有两 台上位计算 机 、 一台工程 师站 ， 在全厂共 设有取水 泵房 、 加药 间 、 滤 池 、 变 电所 及 送水 泵房 5个 P L C分 站 一期 P L C采 用 的是 R o c k w e l l 公 司的 P L C 5 ， 厂级控 制 网采用 的是 D H+ 取水泵 房和净水厂之 间通过设在 取水 泵房和滤池上 的无线数传 电 台进行通讯 见图 1 。本期扩建需新建取水泵房 、 沉淀池 、 滤 池 、 加氯 问 、 脱 水机房 并 对 已建 的加药间 和送 水泵房进 行 扩 建 。 1 2 设 计 方 案 的 比 选 ( 1 ) 设计方案一 该方案采用与一期 同品牌 、同系列的控制产 品构筑控 制分站 ， 再采用与一期相 同的控 制总线挂到厂级主干 网上 ， 这能做到扩建 与已建 部分的无缝连接 。 实施这一方案不可避免地要 遇到一个 问题 ，就 是水 厂 一 期 是 6 、 7年前建 设 的 至今 同品牌 的控 制产 品( 如 P L C ) 已升级换代 ， P L C 5系列产品 只少量 生产 价格反而 比功能 更 多 的新 产 品 Co n t r o l L o g i x贵 。 控 制 网络 方 面原 来 水 厂 采 用 的 D H+ 带宽在 1 M 以下 仅用 于厂 内数据 的传 输 。而现 今 主流采用 的网络为 工业 以太网 是近来发展起来 的网络 新 t t 图 1 一期计算机监控 系统图 【 收稿日 2 0 1 0 0 4 0 7 【 作者简介】 徐 中 宏 ， ( 1 9 6 7 一 ) ， 南 京 市 市 政 设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 ， 高 级 工 程 师 ， 国 家 注 册 电 气 工 程 师 ( 供 配 电 ) 。 盈 ” 1 1 0 江苏建筑 2 0 1 0年第 4期( 总第 1 3 5 期 ) 技术 ， 其带 宽都在 1 0 0 M 以上 ， 既 可传数据 也可传 语音 和 图像 。 在水厂 内多采用交换 式冗余环 网， 在网络每一站点均 有一 台工业冗余 以太网交换机 ，当检测 到网络某处信道发 生故 障时 ， 可在几 百毫秒 内重组 网络拓朴结构 ， 在逻辑上形 成另一个总线通信方式 ， 可继续维持整个系统的正常工作。 ( 2 ) 设 计 方 案 二 通过对 控制 产品资料 的仔细研究发现 一般 同一公 司 的控 制产 品都 有向下兼容性 C o n t r o l L o g i x系列产品 中有通 讯模块可直接与 P I 5通讯。据此 又提 出方案二 ： 废 除原有 的工业控制网 ， 改用交换式工业 以太 网 在本期工程新建 的 取水泵房 、 滤池 、 加氯问 、 脱水机房及扩建的加 药间 、 送水泵 房 内设置现场控制分站l 1 1 ， 各分站配置工业冗余 以太 网交换 机和 C o n t r o l L o g i x系列 的 P L C 原厂 内已建的控制分站直接 挂在新建分站的下面 ， 将新老系统连成一体。 网络传输介质 采用光纤 ， 由于光纤具有体积小 、 信息容量大 、 信号 衰减 小 、 频带 宽 、 抗干 扰能力强 、 传输速度快 、 可靠性 高等一系列优 点 ， 同时也解决 了网络 防雷问题 。 取水泵 房和净水 厂之 间依 旧通 过设 在原取水 泵房 和滤池上 的无线 数传 电台进 行通 讯 ， 见 图 2。 图 2 二期扩建后计算机监控 系统 图 经过技术性和经济性 比较 ， 设计采用 了方案二 ， 建成运 行后系统运行 良好 ， 扩建系统与原有 系统做到 了无缝衔接 。 l - 3 优化设计要点 ( 1 ) 扩建工程无需 采用老系统 、 老产 品 ， 对 于厂级 主干 网 ， 建议 废除原有 的工业控制 网， 改用交换式 工业以太 网 控制设 备可采用 同品牌更新换代的新产品。 ( 2 ) 如果 老系 统的 P L C可 以连 以太 网 ， 可直 接在该 处 增设交换机 将老 系统 接人新主干 网 ， 如果 不行 。 一般 同一 公司的产品都有 向下兼容性 ，可将 已建分站挂在新建分站 下面 实现新老结合。 ( 3 ) 在传输介质上建议采用光纤。 由此组成的系统既采 用了现今技术发展 的最新成果 ，又保证了新 老系统的合理 衔接。既达 到了先进性 ， 又满足 了经济性 。 2加 氯 间 设 备 P L C控 制 系统 设 计 2 1 加氯 间设备 的控制 问题 2 0 0 6年 6月 1日起开始施 行的 室外 给水 设计规范 ( G B 5 0 0 1 3 2 0 0 6 ) 2 1是住房 和城 乡建设部最近颁布 的一 部用 于净水 厂设计 的规范 。 新规范与老规 范翻 的最大差别就是增 加了检测 与控制章节 对净水厂的 自控系统 与检 测仪 表的 设置提 出了一些基本要求。这些要求虽 与我们 以前 的设计 差别不大 ， 但新规 范中有一处设计需要特别注意 ， 就是加氯 间设备 的控制问题。 2 2 新规范相关条文的理解 文献【 2 中有两条关 于加氯 间的强制性执行条文与此有 关 。 ( 1 ) 加氯 ( 氨 ) 间和氯 ( 氨 ) 库应设 置泄漏检测仪 和报警 设施 ， 检测仪应设低 、 高检测极 限【2 l。 ( 2 ) fl 氯( 氨 ) 间及其仓库应设有每小时换气 8 1 2次的 通风系统。氯库的通 风系统应设置高位新鲜空气进 口和低 位室 内空气排至室外 高处 的排放 口。氨库的通风系统应设 置低位进 口和高位排出 口。氯 ( 氨) 库应设有根据氯( 氨) 气 泄漏量开启通风系统或全 套漏氯 ( 氨) 气吸收装置的 自动控 制 系 统 2 I 。 这两条条文是相互关联的。只有执行了前一条的泄漏 检测及高 、 低 限报警 ， 才能完成后一条的根据泄漏量开启通 风系统和吸收装置。 2 _ 3 泄漏探测装置及报警系统设计 泄 漏 探 测 装 置 的 设 置 及 泄 漏报 警 设 计 单 位 在 以 前 的 设计与建设 中也做了 ， 但设计有些不合理。主要表现在 ： ( 1 ) 过去在氯库 和加氯问设置漏氯探头 ， 而报警仪往往 也放在加氯问 ， 不太科学。因为加氯问经常是无人 的， 人员 都在值班室内 ， 因此报警仪应放在值班 室内， 在第 一时间内 让值班人员知道 发生 的泄漏情况 。 ( 2 ) 以往设置 的报 警仪尽管也 可输出高 、 低 限值 ， 但 常 常仅用 高限值去直接启动 吸收装置 ， 这样设置控制环节少 ， 控制比较可靠 ， 但不符合新规范的规定 。 文献 2 1 的条文说明 中明确 要求 ： 当室内空气含氯量 1 mg m ， 时 ， 自动开启 通风 装置 ； 当室内空气含氯 量 5 m g m3 时 ， 自动报警 ， 并关 闭通 风装置 ： 当室 内空气 含氯量 1 0 mg m ， 时 ， 自动开启漏 氯吸 收 装 置 。 ( 3 ) 据此可看 出以前 采用 由漏 氯报警仪 的报警触点 直 接开启 漏氯 吸收装置 的做法 已不能满足新规范的要求 。按 照新规范应将漏 氯报警仪 的检测值直接送人 P L C同时将 通 风装 置 、 吸收装 置 的控 制点 均接入 P L C， 由 P L C根据 预 先设定 的值 与检测值对 比， 逐一 完成从通风到吸收的过程。 因此 ，在加氯 间应建立一整套 基于 P L C的控制系统 ， 将 加氯 间内所有仪表 的检测报警信号和设备的控 制信 号均 纳入该 系统 ， 以保证 该工艺段 的正常运行及安全生产。 3水 厂检 测 仪表 的合 理 设 置 t 3 1 新 ( 扩) 建水厂检测仪表设 置要求 现阶段 的新建及扩建水厂 中，处理工艺通常没有 多大 变化 ， 但对控制和管 理的要求提高 了， 要 完成更高 的控制及 管理任务 ， 就必须掌握更 多的运行参数和工况 ， 换 言之 就是 各 流程运行工况检测点增加了 ，要 相应设置更多 的检测仪 表 。 ( 下转 第 1 1 8页 ) 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m l 1 8 江苏建筑 2 0 1 0年第 4期( 总第 1 3 5 期 ) 相 同。此方法的优点是全面 、 细致 ， 经审查 的工程差错 比较 少 ， 质量 比较高。 缺点是工作量大。 对 于一些工程量 比较小 、 工艺比较简单 的工程 ，可采用全面审查 法。二是 重点抽查 法。 抓住工程结算 中的重点进行 审查 的方法 。 审查的重点一 般是 ： 工程量大或造价较高 、 工程结 构复杂的部分 。三是概 算指标法审查 。这种方法有赖于我们平 时资料及经验 的积 累， 而且此积 累必须准确可靠 ； 同时概算指标 的套用 只能是 同类工程 。 ( 3 ) 结算审核现状及对策。 目前我们监理 的工程项 目不 管工程大小 ， 采用 的基本上是全面审查法 。 虽然审查得 比较 全面 、 细致 ， 差错少 ， 但限于人员 不足 ， 审查 工作量大 ， 时间 长 ， 对工程决算 的进度造成 了一定的影响。另外 ， 施工单位 提交 的工程结算的质量也影响着审查 的进度 。有些施工单 位 比较正规 ， 项 目部有专业 的预结算编审人员 ， 经过二级预 审 这样拿出的结算无论 是从工程量计算还是单价套用上 都 比较正确 ，差 错率不高 。那么我们审查时间就会相对缩 短 。而有些施工单 位施工期 间没有 配备相应的预结算编审 人员 工程 结束后 临时聘请社会上 的预结算编审人员编制 结算。 这些临时聘用人员一般只是针对施工图进 行编制 ， 容 易造成 所编制的结算与实际情况出入较大 ，这样 就大大增 加了监理 审查工作 的难度 ， 延长了审查 的时 间。因此 ， 为了 能够提 高预结算审查质量 ， 缩短审查时间 ， 我们应该采取必 要 的措 施 ， 来 约束施工单位结算 编制 的质量 比如说 ， 在施 工合 同中明确编制误差如果大于规定比例 那么就按一定 比例进行经济上 的处罚等。 5结 束 语 建设监 理是一项需要各 种专业技术 、 经济 、 法律 、 综合 管理等多学科知识和技能的智力 密集型服务工作 这就要 求监理人员具有控制投资 、 管理合 同和信息 、 调解经济 纠纷 的能力 ，不断提高 自身素质 ，增强法制观念和合 同管理意 识 。 监理工程师只有不断提高 自己。 坚持实事求是 的精神和 认真负责 的态度 ， 严 格监理 ， 一丝不苟 ， 才能有效地 把好 施 工过程中的每一个 环节 ，真正有效地为业主控制好建设项 目的工程投资。 参考文献 【 l 】 张 向东 工程建设监理概论【 M 】 机械 工业出版社 ， 2 0 0 5 【 2 朱江丽 浅谈如 何在 工程监理 中有效控 制工程造价 J 建设监理 2 o o 4 ) 【 3 】 梁思德 论施 工过程 中的工程 造价管理 J J 建材技 术与 应用 2 0 0 5 ( 5 ) 4 冷振清 深化建 筑工程造价 管理改革的思考 M 】 沈 阳出 版 社 2 0 0 4 ( 上接第 1 l O页 ) ( 1 ) 过去仅在滤池出水 总管上设置 的浊度仪 ， 现在要在 每一格滤格 出水管上设置 ，据此可掌握每格滤池 的过滤状 况 。 及 时对运行状况进行调整 ， 进而保证整个水厂的 出水浊 度长期稳定地符合规 范的要求 。 ( 2 ) 过去基 于价格 的因素 ， 仅在 出水 总管上设置流量计 量 ， 现在则要求在每一台泵的出水管道上设 置流量计 ， 实现 单泵计量 ， 以使管理更精细 。 ( 3 ) 近年来 随着人们对饮用水卫生要求 的提 高 ， 对水源 水质 日益关注 ， 强调从源头抓起 ， 过去我们的进厂水质仅设 置一些常规在线 检测仪表 ， 如浊度 、 p H值等 ， 但 现在许多地 方已扩大到 C O D、 溶氧 、 氨氮 等， 特别是那 些水源地可 能受 到污染 的地 区， 更将这些作为必检项 目， 一旦超标 立即采取 应急措施 。 3 2 检测仪表设置设计要点 ( 1 ) 如果项 目资金 比较充裕 ， 可在每格滤格设 置浊 度仪 对 出水进行检测 。 也可仅设置 l到 2台浊度仪 ， 将 每一格滤 池的出水取样通过管路切换引至仪表进行逐一检测。这样 可提高设置仪表 的经济性 。 ( 2 ) C O D 、 氨 氮等在线 检测仪 ， 这些都 是水质分 析 的大 表 ， 仪表贵重精 细， 价格较高 ， 应谨慎 、 合理使用 。这些仪表 对水质取样 、预处理 、环境温度以及安装空 间都有一些要 求 需要在设计 时统筹考虑 ， 做好预留。 4结 语 综 上所述 ， 对当今新建及 扩建水厂 的 自控仪 表设 计 可 得 出以下几点主要启示 ： ( 1 ) 扩建工 程无需采用老 系统 、 老产品 ， 对 于厂 级主干 网 ， 宜改用交换式工业以太网 。 控制设备可采用同品牌更新 换代的新产 品。如果老系统 的 P L C可 以连以太 网， 可直接 在该处增设 交换 机 ， 将老系统接人新主干网。如果不行 ， 一 般同一 公司的产 品都有 向下兼容性 可将已建分站挂在新 建分站下面 ， 实现新老结 合。 ( 2 ) 在 加氯 间应建立 一整套 基于 P L C的控制系 统 ， 将 加氯间内所 有仪表 的检测报警信号和设备的控制信号均纳 入该系统 。 以保证该工艺段的正常运行及安全生产 。 ( 3 ) 应 深入 了解工程 的实际情况 ， 全 面 、 合 理地设置水 质分析仪表 。 可通过多台浊度仪对每格滤池出水进行检测 ， 也 可通过取样水管路切换方式 利用一台浊度 仪进行 多点 浊度检测 。对于 C O D、 氨氮等水质分析大表 应针对它们 自 身 的一些特殊要求 在设计时预留下足够的电源容量 和安 装空间 。 参 考 文 献 1 1 南京市 市政设 计研 究院有限责任公 司 苏州工 业园区 水厂二期扩建工程初 步设 计( 第一 册) 【 R 南京： 南京市市政 设计研 究院有限责任公司。 2 0 0 4 【 2 】 G B 5 0 0 1 3 2 0 0 6室外给 水设计规 范 【 s 1 北京： 中 国计 划 出版 社 2 O o 6 【 3 】 G B J 1 3 - 8 6室外 给水设计规 范 S 】 北京： 中国计划 出版 社 1 9 8 6