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罗克韦尔集成架构解决方案在水和污水处理行业的应用_5

罗克韦尔自动化致力于市政行业
罗克韦尔自动化比以往更专注于水/污水处理行业
罗克韦尔自动化的集成架构(IA)将在贯穿于包括系统设计,安装,运营,维护,升级的整个项目周期中为市政行业提供最优的过程控制系统
通过本地的系统集成商以及我们的代理商来提供完整的解决方案
解决方案涵盖市政应用的多个方面的要求(SCADA, 过程控制, HMI 操作终端, 变频器以智能马达控制中心及状态监测)

更严格的水质标准和政府法规,更严格的水质安全问题-系统更可靠稳定、功能更强大,自动化、信息化程度更高,管理技术更先进。
扩建和改建工程增多,系统升级换代-建立在同一开发工具上的伸缩性,同时可兼容旧系统,系统有很强的扩展性,充分保护用户的初期投资。
工艺过程优化以及对节能问题的日益关注(如何降低能耗、药耗、漏耗对电控系统提出更高的要求)
1、控制系统中集成电能管理以及过程控制算法,模糊控制等高级过程控制算法应用于药剂的给定控制。
2、变频技术的广泛应用为节能作出了突出的贡献,取代挡板调节或大小泵切换的传统方式
投资运营的私有化,要求对长期投资的收益/总体成本进行全面考虑-水和污水处理设施投资的长期性和收益特点要求对供应商全生命周期成本进行考核。(总体成本:初期硬件投资+系统开发(集成)+运营维护成本(长期性)+系统改建、扩建或升级对原有投
资的保护)
水资源短缺,水环境污染形势的加剧-远距离调水项目的增多以及净水工艺的改造所带来的配套自控系统完善的机会。
硬件设备安装多、软件应用少,信息化管理水平亟待提高-自动化监控软件及其分析和维护软件发展空间巨大。
强化常规处理工艺、预处理和深度处理技术-水厂的深度处理和污水厂的中水回用项目机会的增多
行业专业技术人员配置特点和工作范围-系统有较高的可靠性、较好的易用性和易维护性。

水行业应用范围
1.供水系统–调水、取水及其原水系统(取水泵站/多级提升/闸门控制/)–净水厂(混合、絮凝、沉淀(澄清)、过滤、消毒及深度水处理)–配水(调节泵站/配水管网SCADA/管网优化)
2.排水系统–收集系统(污水泵站、管网)–污水处理厂(污水处理及污泥处理)–中水回用(污水的再生利用)

水和污水行业DST/MV应用机会



罗克韦尔自动化在水处理行业的方案特点
一体化混合型(过程/顺控/程控)控制系统平台
1,Logix (Controllogix, Compactlogix,Flexlogix)
基于标签的分布式数据库
背板通讯
高速逻辑(<0.06ms/K指令;<80ns/浮点数运算指令)
丰富的过程控制算法
构架冗余控制系统(可选)
2,“NetLinx”网络通信架构
三层网络无缝连接信息层工业以太,控制层CNet, 设备层DN/FF H1
高速、安全、可靠、确定性的控制层网络CNet:5Mb/s
开放的实时工业以太网Ethernet/IP 100Mb/s
组成冗余网络(可选)
灵活同第三方设备接口
3,内置FactoryTalkDirectory“搜索引擎”
4,从低压到高压的全系列变频器PowerFlex系列
5,智能化的电机保护器E3系列和SMC系列
6,智能马达控制中心CENTERLINE
7,设备状态检测和保护系统Entek
8,一流的软件系统RSView和RSBizWare

罗克韦尔自动化解决方案的优点
无缝集成
通过单一过程数据库,减少设计编程时间(FactoryTalk)
开放的架构保证产品的可访问性以及互换性
信息可在集成架构中无缝路由(NetLinx)无缝集成可伸缩性
可伸缩性
多种平台提供最佳的性能价格比(Logix)
同一软件包跨越多种平台(ViewAnyWare)
产品的向下兼容性保护用户当前的投资(SLC500/PLC5)
最大化正常运行时间
超长的MTBF时间
防止将要发生的设备故障(E3)
通过数据趋势和分析建立预测和防止式的维护(Entek)

以下是历经考验的领先而成熟的水和污水解决方案

一、净水厂深度处理应用实例--杭州南星桥深度水厂

工程概况:
杭州南星桥水厂始建于上世纪九十年代初,该水厂的归属单位--杭州市自来水总公司为了在2010年实现主城区用户龙头水可生饮的目标,实施了由10万T/D的常规处理改造为同等规模的饮用水深度处理,建成运行3年多来,系统高效、稳定、可靠,出水水质满足了卫生部新颁布的生活饮用水卫生规范和建设部饮用净水水质标准,并达到了代表水质优异的重要指标的要求,其中包括:
浊度<=0.5NTU;氨氮<=0.5mg/L;色度<=3度;高锰酸钾耗氧量<=2mg/L;嗅阈值<=3。
该水厂全厂自动化监控以及包括工艺设备(如:臭氧发生器、活性炭滤池)的自动化运行全套采用了AB的控制设备,为全厂高效的运行和管理提供了强有力的保障,同时又体现了原厂常规处理自控系统无缝的兼容,保护了用户原有的投资。

应用产品:
原常规处理:PLC-5、SLC-500、DH-485、RIO;
深度处理部分:ControlLogix、Ethernet/IP、PanelView+SLC500(臭氧发生)MicroLogix+ControlNet(活性碳滤池)

二、北京最大的污水处理厂之一--小红门污水处理厂(60万T/D)

工程背景
北京小红门污水处理厂是继高碑店污水处理厂以后的北京市第二大污水处理厂,位于凉水河下游最下端,它的通水意味着北京市最后一条排污河将永远退出历史舞台。该工程总投资大约10亿元人民币,建成后将为崇文、朝阳、海淀、丰台、石景山、大兴6区约200万市民服务。小红门污水处理厂服务范围北起长河,南至南五环,西起八大处,东到京津塘高速路,服务地区的流域面积将达到223.5平方公里。该厂的建设规模为日处理污水60万立方米,这约等于北京市每天污水产出量的25%。小红门污水处理厂的建成将大大改善北京城西和城南地区的污水处理现状,促进南城地区的发展。2005年底,凉水河流域三座污水处理厂全部建成并投入运行后,每天污水处理能力将达到78万立方米,凉水河流域所有污水都将得到处理。该工程于2005年底建成通水。
应用产品
ControlLogix
EtherNet/IP
ControlNet
Flex I/O
RSView32
PanelView
Modbus/RTU(A-B专用的MVI模块)




三、中压变频在水厂出口泵房的应用--江苏太仓水厂
项目单位:太仓市自来水公司
供水泵站能力:20万T/D
服务对象:当地居民和商业用户
改造目的(用户需求):
1、最大程度的确保水泵能够连续运行,尽可能满足用户的需要。
2、同时实现恒压供水,节省电能。
应用前的用户状况分析:
采用固定转速的水泵电机。
流量调节通过手动调节阀门挡板来改变水流量。同时,它还需要额外的操作工去查看蓄水池液位的变化情况。
存在的问题:
1、手动调节方法不仅增加了人力成本,而且浪费了大量的电能。
2、固定转速的大型水泵电机在起动时会造成电网电压的突降,将对电网中其它用电设备产生不利影响。
3、在水泵电机起动和停止时,水流会冲击管道,在管道的不同位置产生不同的压力,形成所谓的“水锤效应”。在这种情况下,水锤效应会对管道造成严重的危害
系统设计:


转速给定:根据供水装置清水池液位的高、低变化,通过网络通讯至取水泵房上位机上,通过PID调节,经过PLC的AO模块输出4—20mA的控制信号控制变频器输出频率变化,达到调节泵转速的目的。
功能逻辑:开泵操作:发合闸命令,断路器合闸,变频器自检,当PLC收到变频器自检无误后返回的Ready开关信号后启动变频器,水泵运转。停泵操作:发分闸指令,变频器停止工作,水泵停止运行,收到变频器停止工作信号后,发断路器分闸指令分断路器。故障情况:变频器发生故障时,先停变频器,后跳断路器。供电发生故障,保护回路在发断路器跳闸指令前40ms,先发停变频器指令。PID调节:将清水池液位信号通过网络通讯到PLC与工艺设定的恒液位进行比较,通过PID调节运算调节变频器,调节水泵的转速。

PowerFlex7000双PWM变频器 无输入输出变压器
电网电压等级:2.4kV-6.9kV变频器/电动机电压等级:2.3kV-6.6kV变频器的整流器和逆变器同时采用先进的PWM控制方式。在整个调速范围内,变频器的输入功率因数接近于1,变频器输入/输出的电压/电流波形均接近正弦波,适应新/旧普通中压电动机。系统结构更简,占地更少,重量更轻,效率更高,可靠性更好。

应用效果
系统特色
罗克韦尔自动化PowerFlex7000中压变频器具有极高的可靠性,不仅结构简单、元器件数目少,而且进一步缩小了体积、提高了工作效率,具备优异的输出特性,因而赢得了广大用户的青睐。
PowerFlex7000系列B型结构的中压变频器让水泵电机的运行更加稳定、可靠,而且它还满足严格的IEEE 519-1992谐波抑止标准,将谐波对电机和电网的影响降低到最小程度。
显著的经济效益
PowerFlex7000中压变频器的应用为太仓水厂带来了显著的效益,不仅节省了电能,而且还有效保护了机械装置和管网。
“从2003年5月启用以来,PowerFlex7000中压变频器的节能效果表现突出。仅在5月至8月期间,就为太仓水厂节省了432,000千瓦时的电能。与去年同期用电量相比,节能效果为35%,全年将节省7.47万美元的电费。”该厂工程师谢先生认为,“通过采用中压变频器,我们能够有效地控制水压。这套设备在水厂里运行良好,稳定可靠,节能效果显著。”

水行业应用中压变频的作用
降低生产成本
–节约能耗
–降低劳动力成本
–延长水泵电机的使用寿命,避免因供水流量突然变化而频繁开、停水泵,造成设备的磨损及电气部分的老化,减少设备维护的费用。
提高控制水平、确保系统可靠运行
–消除“水锤效应”。保护由于水压变化产生的冲击对阀门及管道造成的机械损伤
–恒压供水,提高系统灵活性和控制精度
–最大程度的确保水泵正常连续运行,满足用户可靠连续供水的需求
电机的软起软停控制
–消除因突然启停对电网电压造成的“跌落”,从而影响其它设备的正常工作
–实现“软”启停,消除电机主轴在启动或停止时造成的机械冲击(容易造成疲劳断裂,影响机械寿命),降低冲击电流。
–相对降压起动的较高起动力矩
不污染电网
满足严格的IEEE 519-1992谐波抑止标准,将谐波对电机和电网的影响降低到最小程度<

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