【摘要】本文从污水处理厂电气自控运行中的实际问题出发，分析问题，并提出了设计解决方案。主要设计观点如下1、为了保证进水泵的稳定运行，污水处理厂进水泵的电气自控设计应设独立的PLC站点和MCC（含进线总开关），不与其它设备共用一个PLC和MCC进行控制和供电。2、污水处理厂电气自控系统要有完善的避雷防雷设计。3、污水处理厂粗细格栅间、污泥脱水机房和加药间等的电气自控系统要有完好的防潮防腐设计。4、污水处理厂自控通讯系统采用工业以太环网设计，取代现场总线是大势所趋。
【主题词】污水处理厂；电气自控设计；PLC；MCC；进水泵；避雷防雷；防潮防腐；以太网
污水处理厂在我国的设计越来越现代化和自动化，污水处理的电气自控设计也越来越重要，设计的好坏优劣直接关系到污水处理厂以后的生产运行。根据本人在污水处理厂多年从事电气自控仪表的实际运行和管理经验，总结出污水处理厂在电气自控设计方面需要注意的一些问题和解决方案。
1、污水处理厂的进水泵设独立的PLC站点和MCC（含进线总开关）进行控制，不与其它设备共用一个PLC和MCC进行控制和供电。
进水泵是污水处理厂的重要关键设备，进水泵的稳定运行是污水处理厂运行的前提条件。污水处理厂的电气自控设计中，进水泵与粗格栅间、细格栅间、曝气沉砂池和初沉池等预处理单元的诸多设备共用一个PLC和MCC进行控制和供电，已是各市政设计院的设计惯例。但本人十几年的工作经验证明，这种设计对进水泵的稳定运行存在着很大的风险和隐患。这样设计，该PLC站点和MCC控制的设备和仪表数量多，且都长期工作在水下或潮湿的腐蚀性气体中。这就可能造成以下几种情况的发生：（1）设备多，工况差，设备出现的电气故障就多，短路、过流或对地放电而引起MCC柜进线总开关或进水泵分开关跳闸的现象也多。维修人员检修设备电路时，也会存在着技能水平不够或一时疏忽等原因，导致该PLC发生故障或进水泵供电出现问题。（2）造成强电通过就地按钮箱等接线端子或破损线路传送到PLC的自控模块上，造成自控模块的运行不稳定，严重时还会造成CPU模块停运、模块及背板烧毁、PLC供电线路跳闸或供电电源烧毁的情况。（3）该PLC控制的设备多，相应的模块数量和控制的IO点就多；CPU模块的运算负荷和发热量也大，该PLC自身出现故障的几率也大。（4）控制的设备和仪表很多是露天设置，若防雷不到位，该PLC和MCC遭受雷击破坏和影响的几率也大。分析本人厂多年来该PLC或MCC发生以上几种情况的原因时，基本上都是其它设备引起的。MCC出现问题或PLC的不稳定运行、故障或者停机，都可能导致进水泵停止运行，造成泵坑液位升高和污水溢流。小则使格栅间被淹，造成设备和财产损失，影响生产；大则造成污染环境的环保责任事故。还有一点就是PLC发生故障时，不能向中控室监控计算机传送真实的设备和现场信息，值班人员很难远程监控到。所以将污水处理厂的进水泵作为成套设备，和脱水机、鼓风机等设备一样，有自己单独的PLC和MCC，不受其它设备环境的影响，运行的稳定性会大大增加，才能有力保障污水处理厂的进水和运行。缺点：进水泵设单独的PLC和MCC，由于多了一个PLC柜、一个CPU模块、一个MCC进线柜和一个MCC进线开关，柜体占地面积也要多出几个平方米，会增加十几万的建设资金。但这点资金对建设一座数以亿计投资的污水处理厂来说，基本可以忽略不计。
2、污水处理厂电气自控系统要有完善的避雷防雷设计
由于污水处理厂具有占地面积大、自控线路广、设备仪表多且分散、大部分设备工作在露天环境下和厂区内建构筑物普遍较低的特点，电气自控系统容易遭受雷击。所以污水处理厂要有完善的避雷防雷设计。
以某污水处理厂为例，该厂建厂时间（1997年）较早，当时在防雷设计时，只设计了变电站和MCC柜的强电防雷击，没有设计弱电自控仪表的防雷。在没防雷改造之前，该厂自控系统曾多次遭受过雷击，造成很多自控模块烧毁，而且一个PLC站遭受雷击，感应高压还会顺着总线传到其它的PLC，造成CPU总线端口烧毁，损失和危害较大。
雷擊分直接雷击和感应雷击两种。直击雷的防护：直击雷防护主要靠接闪带和避雷针。污水厂所有构筑物屋脊和屋顶四周均敷设接闪带，在没有高点的地方设立高杆式避雷针。为让产生的电流能快速泄散，接闪带应设立多处引下线，均在引下线处设置接地极，并与构筑物的基础相连，引下线可靠地连接到接地极上，尽量减少接地电阻，也避免产生很大阻抗耦合效应，减少反击电压。普通构筑物接地电阻不大于10Ω，中控室接地电阻不大于1Ω。感应雷击防护：将污水处理厂建筑基础内的钢筋，如桩基、底板、地梁等和地面建筑，如梁柱，金属框架与上述的避雷带防雷引下线连接起来，形成闭合的法拉第笼式接地. 由于有法拉第笼式接地的保护，在很大程度上减少了感应雷的危害，但仍有一部分电磁场会在导线上，如电源线、控制电缆和通讯电缆产生感应电压。因为屏蔽层具有感应电荷集肤效应，所以控制系统中均采用屏蔽电缆敷设，感应雷产生的电压均在屏蔽层上，内部电缆不受影响。电缆的屏蔽层均连接到共用接地系统的法拉第笼式接地引出线上，接地电阻很小，感应雷在屏蔽层上产生的感应电流很快就经接地泻散。在空气中裸露的线缆，最好用镀锌钢管或金属电缆桥架进行防护，尽可能使其不受感应雷的影响。对于DI、DO等数字量点，使用电磁继电器的方式将PLC的输入输出和外部信号、执行机构隔离。对于模拟量AI、AO信号等，采用的是三端隔离的隔离变送器。即输入、输出和电源均隔离。PLC间的通讯总线建议不采用金属材质的双绞线，而采用彻底隔离电压和电流的光纤。
3、污水处理厂粗细格栅间、污泥脱水机房和加药间等的电气自控系统要有完好的防潮防腐设计
在污水厂多年的电气自控仪表维护工作中，本人发现电控元件、接线端子锈蚀的很快，特别是粗细格栅间、污泥脱水机房等电控间的电控元件锈蚀的更快。严重影响了电气自控系统的运行稳定和使用寿命。经分析，由于污水厂处理的是污水，污水和污泥都能产生和散发出硫化氢等多种腐蚀性气体，这些腐蚀性气体和潮气会顺着桥架、电缆沟和电控间通风口等路径进入到电控间的MCC柜和PLC柜，对内部的元器件进行腐蚀。粗细格栅间污水处理的初始阶段，污水臭味大，再加上格栅的阻拦和进水泵的提升搅动，水雾飞溅大，硫化氢挥发的快，粗细格栅电控间受到的腐蚀相对就大。污泥脱水机房由于是生产污泥和污泥堆积的地方，也会产生大量硫化氢等腐蚀性气体，所以脱水机电控间受到的腐蚀也大。加药间（三氯化铁和次氯酸钠）的电控间受到的腐蚀主要是强腐蚀性三氯化铁和次氯酸钠药剂的挥发造成的。这就决定了污水处理厂电气自控仪表系统必须要有很好的防潮防腐设计。（1）各个污水处理工段要有独立的电控间，尽量不要为了节约资金而把电控柜设计在生产现场，现场仅设置密封性强的就地塑壳开关按钮箱。（2）电控间和污水处理生产场所连接的电缆沟和电缆桥架在进电控间墙体处做有效封堵（如发泡、制作密封墙等），阻止潮气和腐蚀性气体从电缆沟或桥架进入电控间。（3）电控间的门窗采用断桥铝门窗（密封性好），电控间内设置空调，通风扇采用带自动打开和关闭功能的百叶窗片，通风扇为空调的备用，仅在气温高且空调故障不得已时使用。采用这样的设计后，电控间的潮气、腐蚀性气和灰尘大为减少，电控元件锈蚀快的问题得到有效解决，电控系统的稳定性和寿命都大大增加。
4、污水处理厂自控通讯系统采用工业以太环网设计，取代现场总线是大势所趋。
污水处理厂有很多大型成套原装进口设备，如鼓风机、脱水机和滤布滤站系统等。这些设备一般自带PLC控制系统，由于这些PLC的品牌和型号与污水厂自控系统PLC的不同和差异，若用总线实现通讯，则相当复杂和困难。如果采用以太网，可在上位机上安装不同PLC的驱动程序，就能实现上位机用一种组态软件监控不同的PLC，并能实现PLC间的通讯，监控和通讯就方便的多。以太网还有经济、传输速率快、拓扑结构灵活（有总线、星形，还可构成冗余，自愈环网）等优点。其中环网在任何一点断开或故障时，不影响整个网络的运行。此外，还可实现局域网或Internet联网通讯。
以上都是本人在污水处理厂工作多年的经验之谈，希望对污水处理厂的电气自控设计人员有所提醒和帮助。
