合流製截流井遠程自控施工技術研究與應用

從(cong) 20世紀90年代中期起,隨著人口增長及經濟發展需要,練江流域沿岸的工業(ye) 和農(nong) 業(ye) 的企業(ye) 數量逐漸增加,大量夾雜在居民區中的重汙染企業(ye) 長期偷排汙水;且流域沿岸缺乏汙水處理設施,均為(wei) 合流製排水係統,將汙水、廢水和雨水混合在同一個(ge) 管渠內(nei) 未經處理排除進入河流,導致流域水質惡化口。練江全流域呈現重汙染態勢,幹流和絕大多數支流水質劣於(yu) V類,劣V類監測斷麵占比高達96%以上,主要汙染因子為(wei) COD、NH:-N和TP,耗氧有機物和氮磷營養(yang) 物汙染十分突出,是廣東(dong) 省內(nei) 汙染最嚴(yan) 重的河流。

在目前合流製和分流製並存的狀態下,對合流製排水進行截汙納管是黑臭水體(ti) 治理中廣泛采用的一種方法。截流井是整個(ge) 截留係統的核心構築物,但其控製工藝技術較為(wei) 落後,致使信息傳(chuan) 遞時效性差,無法滿足截汙納管的作用;通過遠程自控技術研究和應用實現截流井截流量的智能調度,建設合理的汙水管網係統及科學高效控製調節係統,為(wei) 提升排水能力及應急決(jue) 策提供科學依據!。

工程概況

練江流域司馬浦汙水處理廠及管網工程是練江

作者簡介:蒙緒權(1966-),男,碩士研究生,高級工程師,主要從(cong) 事建築工程管理工作。流域整治環保基礎設施項目15個(ge) 子項目之一,該項目有1座2萬(wan) td汙水處理廠和88.5 km廠外管網,管徑采用DN200~DN1 650;管網工程配套泵站2座(1座汙水提升泵站,1座灌溉泵站)、截流井116座、明渠水閘+格柵井式截流井14座、末端截汙格柵井4座(見圖1)。在EPC管理模式下,項目提出合流製截流井遠程自控技術,充分結合地理信息和物聯網技術，以及通過PLC 控製櫃實現截流井水位、閘門啟閉和啟閉機等實時監控和遠程開關(guan) 控製。

2 技術原理及創新性

2.1 技術原理

合流製截流井遠程自控由鋼筋混凝土結構截流井+閘門+啟閉機+PLC控製+遠程控製管理平台等組成;截流井設置於(yu) 雨水管網、合流排水管網係統中,將初期雨水、合流汙水截流至汙水管網,且將汛期超過截流能力的水排至水體(ti) 的截流井3;由遠程數據終端采集傳(chuan) 感器超聲波液位儀(yi) 及雨量計和啟閉機、閘門的開關(guan) 量數據,通過網絡將數據自動傳(chuan) 輸至調度中心計算機,實現管網截流井設施運行狀況的實時監控,根據居民用水排放規律及汙水處理廠處理能力,調整截流井閘門的啟閉規則,實現對截汙設施精確截流、高效調節,保障雨汙水的正常排放和汙水廠的達標處理”,如圖2所示。自控係統包括由計算機監控係統，遠端監測係統、網絡傳(chuan) 輸係統、視頻監控係統等,如圖3所示。

2.2 技術創新性

通過建立數據采集和網絡架構係統,在監控端安裝超聲波液位計等傳(chuan) 感器,綜合應用地理信息技術物聯網技術和PLC控製技術等先進技術,實現了對截流井的遠程自動化控製,具有技術先進、穩定可靠、控製精度高、界麵直觀,操作簡單、良好的開放性、擴展性等特點。

1)通過智能信息連通技術,將截流井納人排水管網管理平台,實現截流井閘群設備在遠程控製下自動高效調節,自動排放。

(2)把可編程控製器、工業(ye) 控製計算機結合起來,實現截流井群閘門的本地與(yu) 遠程自動控製,以及按設計控製水位自動調節的功能,構建一個(ge) 滿足汙水管網係統功能要求的分布式閘門監控係統解決(jue) 方案。

(3)通過研究係統運行狀態的參數,提高係統的實時監測、故障自診斷自修複功能和容錯能力,提高了係統長期正常、穩定運行的能力。

3 主要施工工藝

施工準備→截流井土建施工(圍堰、河道清淤、地基處理、井室結構)→閘門和啟閉機等設備安裝→PLC控製櫃等電氣安裝→單座截流井調試→係統遠控聯動調試→驗收。3.1 截流井土建施工

(1)    圍堰和地基處理:截流井采用拉森鋼板樁圍堰止水,可以充當臨(lin) 時擋土、擋水的圍護結構;采用PC-200型長臂挖掘機對截流井周邊河道進行清淤:對於(yu) 不良地質(如淤泥層)通過打鬆木樁、拋石擠淤、鋪設砂石墊層等措施進行地基加固處理”,如圖4所示。

(2)截流井結構施工:平整場地→澆築混凝土墊層→底板鋼筋和模板安裝→澆築底板混凝土→井室側(ce) 牆鋼筋和模板安裝、預埋→澆築井室側(ce) 牆混凝土→井室頂板模板鋼筋安裝埋→澆築井室頂板混凝土;鋼筋統一加工場製作,現場安裝,保護層采用塑料墊塊:模板選用膠合板,模板支撐采用鋼管、木方和扣件加固;混凝土采用預拌混凝土,分層澆築振搗密實,采取淋水養(yang) 護,時間不低於(yu) 7 d。如圖5所示。3.2 閘門和啟閉機等設備安裝與(yu) 調試(1)埋件導軌等安裝:截流井結構施工時準確預埋門槽埋件位置,采取保護措施防止產(chan) 生變形;導軌就位通過埋件安裝位置線進行定位,導軌各構件與(yu) 結構鋼筋不接觸,所有支撐及加固采用獨立結構。

(2)閘門和啟閉機安裝:閘門門框采用焊接螺栓方式與(yu) 預埋鋼板固定,通過調節連接螺栓使閘門側(ce) 向及底部橡膠密封板接觸緊密,並在側(ce) 板與(yu) 土建留槽處用細石混凝土二次灌漿;單個(ge) 啟閉機重約0.3t,采用2t汽車吊進行吊裝,將啟閉頭和機架連接,轉軸穿人啟閉機固定,同時控製啟閉機中心和閘門對稱中心必須在一條鉛垂線上。

(3)檢驗與(yu) 調試:無水工況下,手動操作調節閘門的門體(ti) ,其上下升降靈活,傳(chuan) 動螺杆齧合良好,無卡阻等異常現象。手動操作門體(ti) 上下應位置準確,上下限應與(yu) 標識指示相符,閘門在關(guan) 閉狀態下,門體(ti) 二側(ce) 及底部密封麵應緊密接觸,密封良好。3.3 PLC控製櫃等電氣安裝與(yu) 檢測.

3.3.1 PLC電氣控製櫃製作

PLC電氣控製櫃由總開關(guan) 、電源接口和切換開關(guan) 、浪湧保護器、PLC控製器、千兆無線路由器、接觸器、繼電器、USP電源等元器件組成。PC即可編程邏輯控製器,是電氣設備自動化控製的核心”,執行對電氣設備的運行邏輯控製、時間控製、模擬控製等控製功能:USP是一種高質量、高可靠性的獨立電源,通過將市電交流電整流後儲(chu) 存;繼電器作為(wei) 指令中轉站通過指令信號達到預定動作效果,實現電氣設備自動化;接觸器一般是內(nei) 部的吸合線圈來控製它的動作與(yu) 否,而控製線圈又與(yu) 各種類型的繼電器串接來操作:網絡傳(chuan) 輸采用千兆無線路由器,提高無線傳(chuan) 輸速率，增強了係統運行的安全性,保證遠程中央計算機的監控係統穩定可靠地運行:成套櫃裝有專(zhuan) 用接地銅排，與(yu) 櫃體(ti) 連接成電氣通路,且應用等截麵的銅排與(yu) 配電、控製櫃基礎接地幹線扁鋼牢固連接,如圖6所示。3.3.2 控製櫃安裝和功能檢測

在截流井平台安裝PLC電氣控製櫃,並接上電源;用手動對控製櫃進行檢測,檢測所有電氣設備運行狀況:通電自動運檢測控製櫃,應用CU35X 的操作菜單設好相應的排水量,然後將控製櫃調至自動運行工作狀態,檢查所有電氣設備自動運行狀況。

截流井自動控製係統調試

4.1 單座截流井調試

(1)硬件基本測試:接地測試、線路檢測、電源測試、機櫃排風扇檢查、機櫃插卡、通電檢查、PLC硬件及通訊綜合檢查。

(2)控製過程調試:首先將閘門控製麵板上的轉換開關(guan) 打到手動控製狀態,進行現場手動開/關(guan) 閥操作,檢查各項啟停控製、設備運行情況。將轉換開關(guan) 打到遠控,檢查中控室閘門操作畫麵是否顯示閘門處於(yu) 遠控狀態。在中控室閘門操作畫麵上進行閥門控製,檢查閘門開閥/關(guan) 閥運行情況。將閘門的故障輸出信號線與(yu) 公共線(無源信號)短接,檢查中控室閘門操作畫麵閘門顯示狀態"。做設備調試運行記錄,整個(ge) 閘門啟閉機完成遠程自動/手動控製調試。4.2 係統遠控聯動調試

針對自控係統分別進行PLC控製櫃的電氣調試;受控設備的信號校驗;PLC控製櫃與(yu) 截流井設備係統通訊調試,PLC控製邏輯編程軟件組態調試;光纖以太網通訊聯網調試;中控室上位機監控操作軟件調試、數據服務器調試等。

待所有截流井係統部件調試完成以後,將截流井控製係統投入自動運行,密切觀察運行狀況,然後根據實際運行狀況修改相應的連鎖條件,並做好運行記錄直到截流井完成後,如圖7所示,自控穩定運行72 h。

5 結論

合流製截流井遠程自控技術充分結合地理信息和物聯網技術,以及通過PLC控製櫃實現截流井水位、閘門啟閉和啟閉機等實時監控和遠程開關(guan) 控製，截流井閘群設備在遠程控製下自動高效調節,自動排放”,改善晴天汙水直排的現狀,保障雨汙水的正常排放和汙水廠的達標處理,有效地提升截汙減排效益;該技術的截汙管網設施設備運行管理高度自動化、監控係統完善化、規範化,提高了運營效率及效果,顯著降底內(nei) 澇隱患,節省運營費用,保證了設備的穩定運行!。通過該技術運用使練江流域綜合環境整治取得階段性成效,大大改善生態環境;同時提升練江治汙的生態效益、社會(hui) 效益和經濟效益。