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摘要：本文主要针对污水处理厂提升泵存在的问题及改进技术展开了探讨，对存在的问题作了系统的分析，给出了一系列的改进技术，并阐述了实施的效果，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：污水处理厂；提升泵；存在问题；改进技术
随着我国城市发展进程的加快，人们环保意识的提高，污水处理要求和排放标准日益严格。为了保证污水处理厂的稳定运行，我们必须要针对提升泵中存在的问题进行科学分析，并采取有效的技术做好改进。基于此，本文就污水处理厂提升泵存在的问题及改进技术进行了探讨，对污水厂运行节能降耗方面的起到很大的启发作用，也给公司带来经济效益具有重大意义。
1 设备概况
开平市迳头污水处理厂一期内的污水预处理阶段共设有3台可用于一次提升的污水提升泵，并分成了配备相同且互为备用的两个泵组，每个泵组分别由2台45kW的大泵和1台75kW的小泵组成，每台泵的扬程均能达到12m左右。为使提升泵能够有效地快速降温，控制好集水井的水位高度，实现提升泵与泵井水位之间的联动控制功能，每个泵组也都配备了具有水位检测功能的液位计。这样不但可以准确地掌握泵井的水位高度变化情况，还可以比较灵活地调控提升泵的工作能耗。
2 存在的问题
在提升泵启用之初，设备厂家所配备的水位检测工具仅为浮球液位开关。由于其采用的是接触式开关型的液位测量方式，不但无法实时监测水位高度的变化情况，也时常因垃圾缠绕的问题而影响提升泵的稳定运行。虽然该污水厂已将浮球液位开关替换成了具有明显测量优势的超声波液位计，但经过长年累月的连续运行，才逐渐发现提升泵的控制策略依然存在着许多不太合理的地方。
2.1 控制结构复杂且可靠性低
按照现行单一的自动控制方式，参与提升泵自动启停控制的主要有液位计、二次显示表、自控柜PLC、电气柜里的逻辑控制器、电气控制柜等，由于参与控制的设备较多且任意设备出现故障时都将影响提升泵的自动启停功能，因此控制结构比较复杂且可靠性较低。由于投入式液位计并未安装相应的二次显示表，因此自控柜PLC给2#泵组同时提供启泵台数和远程停止的点位状态输出。控制结构如图1所示。
从图1可以看出，两个液位计分别将检测到的集水井水位信息以4～20mA的模拟信号形式传送给二次显示表或自控柜PLC；通过显示表和自控柜PLC的数值比较功能，与预先设定的几个水位高度值进行比对之后，将启泵台数的点位状态以几个开关量的形式输送给电气柜的逻辑控制器；由于需要合理配置各台泵的运行时间，因此逻辑控制器进行“轮流运行、先开先停”的逻辑判断之后，再通过电气控制柜的接触器等电气元器件和自控柜PLC所输出的远程停止点位状态来控制提升泵的启停动作。
2.2 未能判别泵的故障与否
为保护泵体的线圈免受损坏，每台泵均配备有3个故障报警点——过载、泄漏和高温，即每个泵组同时具有9个故障报警信号。然而，负责逻辑判断功能的逻辑控制器仅有6个开关量信号输入点，除了4个最基本的启泵台数信号输入点外，还必须接入两个必要的最低液位和最高液位的水位报警点。因为它没有空余的输入点位，也沒有足够的空间来安装扩展I/O模块，所以无法接入每台泵的故障报警信号。每当提升泵出现过载或高温报警时，逻辑控制器并不会顺应地改变泵的逻辑输出状态，更不会及时地切换成另一台无故障泵的运行来满足生产需求。这将影响水位控制的准确性，甚至会造成污水溢流的可能。
2.3 泵组间无法自动轮换
由于提升泵房的两个泵组之间只是互为备用的关系，仅当每年泵组检修或泵坑清疏的时候，才会通过人工切换的方式启用另一泵组。这样便使得另一泵组的泵坑因泵的长期停用而囤积了较多的淤泥或砂砾。此时启动泵的运行就很容易造成泵的过载报警和机件磨损。为了尽量避免这一现象的发生，该污水厂也通过优化运行策略的管理手段，实行了人工手动定期轮换泵组的运行模式。这只是在一定程度上缓解了泵坑的泥砂堆积问题，却不能从根本上解决。
2.4 液位控制参数不尽合理
在现行的液位控制参数中，最低液位的报警数值为1.3m；停止所有泵的液位数值为1.6m；启用第一台泵的数值为2.0m；启用第二台泵的数值为2.8m；启用第三台泵的数值为3.3m；最高液位的报警数值为3.8m；集水井的溢流管口离泵井底部的高度为5.2m。由上面的数据可知，第一台泵的启动液位和停泵液位之间只差0.4m，在进水流量低的情况下，极易造成泵的頻繁启停而出现高温报警故障，进而影响泵的使用寿命；第三台泵的启动液位与溢流管口之间仍有2.0m左右的距离，因而泵的扬程偏高而损失了部分本可节约的电能。
3 改进技术
对于上述几个问题，可通过优化提升泵的控制策略来逐一解决。但是，这一过程需要通过调整硬件结构和优化控制程序相结合的方式来完成。
3.1 两种控制方式并存
增加投入式液位计的二次显示表，利用显示表所附带的继电器输出功能，调整控制结构的硬件联接方式，由其与电气柜的逻辑控制器组合成“现场自动”的简易控制模式；在自控柜PLC实测液位与设定液位之间的数值比较程序上，增加类似于逻辑控制器所具有的泵的逻辑控制功能，从而实现对提升泵的“远程控制”功能。换句话说，将自控柜PLC与逻辑控制器之间输入输出的串联关系调整为相互独立的并联关系，即可实现“现场自动”和“远程控制”两路控制方式互为备用的运行模式。这样既简化了设备间的联接关系，也极大地保障了提升泵的稳定运行。
改进后的控制结构如图2所示。
3.2 故障泵的自动切除
由于该污水厂的自控柜PLC属于模块化设计产品，不但配备有几十个开关量信号输入点，还具有很强的扩展性，因而完全可以满足6台泵的远程、运行、过载、泄漏、高温等共计30个设备状态的开关量信号输入需求。在泵的逻辑控制程序的基础上，根据泵的状态监测情况，对泵的控制输出进行相应的调整即可，实现了泵在故障报警或非远程状态下的自动切除功能。
3.3 泵组间的自动轮换
为彻底解决泵坑因泵的长时间停用而出现泥砂堆积的问题，在自控柜PLC主控程序的基础上，以保持型时间继电器为基准，增加每个泵组累计运行时间的计算程序。当泵组的运行时间达到预先设定值或任意2台泵未能正常工作时，则自动轮换到另一泵组来运行。每个泵组所对应的运行时间均可以根据实际需要进行灵活设定。
3.4 适当降低泵的扬程
为尽量减少进水流量的波动而导致泵的启停次数，应该尽量扩大停止所有泵的液位数与启动第一台泵的液位数之间的差值，至少为1m以上；为进一步降低泵的能损值，也可以适当地提高各台泵的启动液位值，从而降低泵在提升污水时的扬程高度——使各台泵的运行工况尽量落在工作特性曲线的高效率范围。简而言之，通过减少泵在提升污水的过程中克服重力所做的功来减少泵的电能损耗。参照泵的工作特性曲线以及逐级测试的情况，改进前后泵的液位控制参数设定情况如表1所示。
4 实施效果
通过控制策略优化前后硬件结构的对比分析可以看出：在硬件方面，增加了一台额外的二次显示表，并重新调整了各设备之间的相互联接关系；在软件方面，重新梳理、优化自控柜PLC的控制主程序，并适当增加、调试具有特定功能的控制子程序，如：故障泵的自动切除、泵组的自动轮换等。经过一系列的改进措施之后，每台泵的每天启停次数由原来的10次左右下降为3次左右，下降率约为70%；在改进前后半个月的时间段内，该污水厂提升泵的用电单耗也从原来的0.053kW·h/m3下降至0.044kW·h/m3，下降率约为17%。
5 结语
综上所述，提升泵作为污水处理系统中的重要设备，我们必须要加强对其存在问题的分析，找到原因，及时采取有效的技术进行改进，以保障提升泵的稳定运行，从而为污水处理厂的效率提高带来帮助，给公司带来重大的经济效益。
参考文献：
[1]李志峰、王小丽、彭小玉、秦斌、王欣、宋翼颉.污水处理厂提升泵站稳流节能优化控制系统[J].湖南工业大学学报.2016（02）.
[2]薛国林.提升泵在城市污水处理厂的运行优化[J].建筑与装饰.2016（06）.
关键词：污水处理厂；提升泵；存在问题；改进技术
随着我国城市发展进程的加快，人们环保意识的提高，污水处理要求和排放标准日益严格。为了保证污水处理厂的稳定运行，我们必须要针对提升泵中存在的问题进行科学分析，并采取有效的技术做好改进。基于此，本文就污水处理厂提升泵存在的问题及改进技术进行了探讨，对污水厂运行节能降耗方面的起到很大的启发作用，也给公司带来经济效益具有重大意义。
1 设备概况
开平市迳头污水处理厂一期内的污水预处理阶段共设有3台可用于一次提升的污水提升泵，并分成了配备相同且互为备用的两个泵组，每个泵组分别由2台45kW的大泵和1台75kW的小泵组成，每台泵的扬程均能达到12m左右。为使提升泵能够有效地快速降温，控制好集水井的水位高度，实现提升泵与泵井水位之间的联动控制功能，每个泵组也都配备了具有水位检测功能的液位计。这样不但可以准确地掌握泵井的水位高度变化情况，还可以比较灵活地调控提升泵的工作能耗。
2 存在的问题
在提升泵启用之初，设备厂家所配备的水位检测工具仅为浮球液位开关。由于其采用的是接触式开关型的液位测量方式，不但无法实时监测水位高度的变化情况，也时常因垃圾缠绕的问题而影响提升泵的稳定运行。虽然该污水厂已将浮球液位开关替换成了具有明显测量优势的超声波液位计，但经过长年累月的连续运行，才逐渐发现提升泵的控制策略依然存在着许多不太合理的地方。
2.1 控制结构复杂且可靠性低
按照现行单一的自动控制方式，参与提升泵自动启停控制的主要有液位计、二次显示表、自控柜PLC、电气柜里的逻辑控制器、电气控制柜等，由于参与控制的设备较多且任意设备出现故障时都将影响提升泵的自动启停功能，因此控制结构比较复杂且可靠性较低。由于投入式液位计并未安装相应的二次显示表，因此自控柜PLC给2#泵组同时提供启泵台数和远程停止的点位状态输出。控制结构如图1所示。
从图1可以看出，两个液位计分别将检测到的集水井水位信息以4～20mA的模拟信号形式传送给二次显示表或自控柜PLC；通过显示表和自控柜PLC的数值比较功能，与预先设定的几个水位高度值进行比对之后，将启泵台数的点位状态以几个开关量的形式输送给电气柜的逻辑控制器；由于需要合理配置各台泵的运行时间，因此逻辑控制器进行“轮流运行、先开先停”的逻辑判断之后，再通过电气控制柜的接触器等电气元器件和自控柜PLC所输出的远程停止点位状态来控制提升泵的启停动作。
2.2 未能判别泵的故障与否
为保护泵体的线圈免受损坏，每台泵均配备有3个故障报警点——过载、泄漏和高温，即每个泵组同时具有9个故障报警信号。然而，负责逻辑判断功能的逻辑控制器仅有6个开关量信号输入点，除了4个最基本的启泵台数信号输入点外，还必须接入两个必要的最低液位和最高液位的水位报警点。因为它没有空余的输入点位，也沒有足够的空间来安装扩展I/O模块，所以无法接入每台泵的故障报警信号。每当提升泵出现过载或高温报警时，逻辑控制器并不会顺应地改变泵的逻辑输出状态，更不会及时地切换成另一台无故障泵的运行来满足生产需求。这将影响水位控制的准确性，甚至会造成污水溢流的可能。
2.3 泵组间无法自动轮换
由于提升泵房的两个泵组之间只是互为备用的关系，仅当每年泵组检修或泵坑清疏的时候，才会通过人工切换的方式启用另一泵组。这样便使得另一泵组的泵坑因泵的长期停用而囤积了较多的淤泥或砂砾。此时启动泵的运行就很容易造成泵的过载报警和机件磨损。为了尽量避免这一现象的发生，该污水厂也通过优化运行策略的管理手段，实行了人工手动定期轮换泵组的运行模式。这只是在一定程度上缓解了泵坑的泥砂堆积问题，却不能从根本上解决。
2.4 液位控制参数不尽合理
在现行的液位控制参数中，最低液位的报警数值为1.3m；停止所有泵的液位数值为1.6m；启用第一台泵的数值为2.0m；启用第二台泵的数值为2.8m；启用第三台泵的数值为3.3m；最高液位的报警数值为3.8m；集水井的溢流管口离泵井底部的高度为5.2m。由上面的数据可知，第一台泵的启动液位和停泵液位之间只差0.4m，在进水流量低的情况下，极易造成泵的頻繁启停而出现高温报警故障，进而影响泵的使用寿命；第三台泵的启动液位与溢流管口之间仍有2.0m左右的距离，因而泵的扬程偏高而损失了部分本可节约的电能。
3 改进技术
对于上述几个问题，可通过优化提升泵的控制策略来逐一解决。但是，这一过程需要通过调整硬件结构和优化控制程序相结合的方式来完成。
3.1 两种控制方式并存
增加投入式液位计的二次显示表，利用显示表所附带的继电器输出功能，调整控制结构的硬件联接方式，由其与电气柜的逻辑控制器组合成“现场自动”的简易控制模式；在自控柜PLC实测液位与设定液位之间的数值比较程序上，增加类似于逻辑控制器所具有的泵的逻辑控制功能，从而实现对提升泵的“远程控制”功能。换句话说，将自控柜PLC与逻辑控制器之间输入输出的串联关系调整为相互独立的并联关系，即可实现“现场自动”和“远程控制”两路控制方式互为备用的运行模式。这样既简化了设备间的联接关系，也极大地保障了提升泵的稳定运行。
改进后的控制结构如图2所示。
3.2 故障泵的自动切除
由于该污水厂的自控柜PLC属于模块化设计产品，不但配备有几十个开关量信号输入点，还具有很强的扩展性，因而完全可以满足6台泵的远程、运行、过载、泄漏、高温等共计30个设备状态的开关量信号输入需求。在泵的逻辑控制程序的基础上，根据泵的状态监测情况，对泵的控制输出进行相应的调整即可，实现了泵在故障报警或非远程状态下的自动切除功能。
3.3 泵组间的自动轮换
为彻底解决泵坑因泵的长时间停用而出现泥砂堆积的问题，在自控柜PLC主控程序的基础上，以保持型时间继电器为基准，增加每个泵组累计运行时间的计算程序。当泵组的运行时间达到预先设定值或任意2台泵未能正常工作时，则自动轮换到另一泵组来运行。每个泵组所对应的运行时间均可以根据实际需要进行灵活设定。
3.4 适当降低泵的扬程
为尽量减少进水流量的波动而导致泵的启停次数，应该尽量扩大停止所有泵的液位数与启动第一台泵的液位数之间的差值，至少为1m以上；为进一步降低泵的能损值，也可以适当地提高各台泵的启动液位值，从而降低泵在提升污水时的扬程高度——使各台泵的运行工况尽量落在工作特性曲线的高效率范围。简而言之，通过减少泵在提升污水的过程中克服重力所做的功来减少泵的电能损耗。参照泵的工作特性曲线以及逐级测试的情况，改进前后泵的液位控制参数设定情况如表1所示。
4 实施效果
通过控制策略优化前后硬件结构的对比分析可以看出：在硬件方面，增加了一台额外的二次显示表，并重新调整了各设备之间的相互联接关系；在软件方面，重新梳理、优化自控柜PLC的控制主程序，并适当增加、调试具有特定功能的控制子程序，如：故障泵的自动切除、泵组的自动轮换等。经过一系列的改进措施之后，每台泵的每天启停次数由原来的10次左右下降为3次左右，下降率约为70%；在改进前后半个月的时间段内，该污水厂提升泵的用电单耗也从原来的0.053kW·h/m3下降至0.044kW·h/m3，下降率约为17%。
5 结语
综上所述，提升泵作为污水处理系统中的重要设备，我们必须要加强对其存在问题的分析，找到原因，及时采取有效的技术进行改进，以保障提升泵的稳定运行，从而为污水处理厂的效率提高带来帮助，给公司带来重大的经济效益。
参考文献：
[1]李志峰、王小丽、彭小玉、秦斌、王欣、宋翼颉.污水处理厂提升泵站稳流节能优化控制系统[J].湖南工业大学学报.2016（02）.
[2]薛国林.提升泵在城市污水处理厂的运行优化[J].建筑与装饰.2016（06）.