2022污水處理廠廠區儀表自控管線及儀表自控系統設計說明書(13頁).doc
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2024-07-25
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2022污水處理廠擴容工程自控專業設計說明書施工圖CAD全套圖紙
1、xx一期污水處理廠擴容工程廠區儀表自控管線及儀表自控系統設計圖設計說明書一、 概述本冊設計為xx一期污水處理廠擴容工程,廠區儀表自控管線及儀表自控系統設計圖。二、 設計內容在本冊設計中包含有廠區儀表自控管線及儀表自控系統設計,包括: 自動控制系統計算機監控系統在線過程檢測儀表系統、工業電視監視系統、全廠通信等。三、 設計原則為了保證本工程生產的穩定和高效、減輕勞動強度、降低運行成本、改善操作環境、以及實現現代化的生產管理,儀表自控系統在充分考慮本工程處理工藝特性的基礎上,按照具有先進技術水平的現代化工廠進行設計。儀表自控系統主要遵循:操作、管理水平先進,技術應用合理,系統性能價格比最優的總體原2、則。四、 設計依據過程測量與控制儀表的功能標志及圖形符號(HG/T 20505-2014)自動化儀表選型設計規范 (HG/T 20507-2014)儀表供電設計規范 (HG/T 20509-2014)信號報警及聯鎖系統設計規范 (HG/T 20511-2014)控制室設計規范 (HG/T 20508-2014)儀表配管配線設計規范 (HG/T 20512-2014)儀表系統接地設計規范 (HG/T 20513-2014)自動分析器室設計規范 (HG/T 20516-2014)自控設計常用名詞術語 (HG/T 20699-2014)可編程序控制器系統工程設計規范 (HG/T 20700-20143、)工業電視系統工程設計標準 (GB 50115-2019)建筑物防雷設計規范 (GB 50057-2010)建筑機電工程抗震設計規范 (GB 50981-2014)建筑設計防火規范(2018版) (GB50016-2014)石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準(GB/T 50493-2019)城鎮排水系統電氣與自動化工程技術標準 (CJJ/T 120-2018)建筑物電子信息系統防雷技術規范 (GB50343-2012) 相關專業提供的設計條件等。五、 計算機監控系統計算機監控系統,遵循“集中監控、分散自控、數據共享”的原則。選用計算機過程控制系統可提高生產管理水平、減輕勞動強度、保證產4、品質量、節約生產能耗。(1)系統描述xx一期污水處理廠現況工業監控系統維持現狀,將本次擴容工程融合至現況監控系統。xx一期污水處理廠擴容工程的計算機監控及數據采集系統(以下簡稱監控系統),由安裝在綜合樓中心控制室的上位監控系統、現場安裝的現場控制站以及就地控制站組成,其中就地控制站包括系統設置的就地控制站和設備成套的就地控制站。該系統具有集中監控,分散自控的功能。當上位設備故障或不使用時,下位各控制設備仍可繼續工作而不影響整個工藝過程的運行。(2)系統構成(i)數據服務器在綜合樓中央機房內設置一臺數據/應用服務器,該服務器收集監控系統的數據,使得管理計算機可以以瀏覽器的方式,實時監視生產流程的5、情況,方便生產過程的科學管理。可以分隔生產管理網和過程監控網,保證生產過程監控的安全,同時用于收集監控系統的數據。(ii)上位監控系統上位監控系統設置在綜合樓中心控制室,用于控制全廠。綜合樓中心控制室主要設備包括:兩套工業級監控計算機安裝在中心控制室內,每臺監控計算機帶有1個23的LCD彩色監視器用來顯示工藝流程、設備狀態、過程參數和報警信息,同時可驅動打印機生成各類圖表和事件報警。監控計算機適合連續的工作條件;同時一套工業級精確曝氣系統配套監控計算機安裝在中心控制室內,監控計算機帶有1個23的LCD彩色監視器用來顯示精確曝氣工藝流程、設備狀態、過程參數和報警信息;兩套視頻工作站安裝在監控計算6、機旁邊,用來處理和管理工業電視系統傳送的視頻信號,并控制現場攝像機的狀態;一臺應用服務器,可以分隔生產管理網和過程監控網,保證生產過程監控的安全,方便生產過程的科學管理;一臺數據服務器,用于收集監控系統的數據;一套不間斷電源(UPS),用于停電情況下為中心控制室的設備提供電源、便于記錄事故參數。不間斷電源的連續供電時間不小于60分鐘;每套監控系統主要通過現場通訊網絡連續采集各現場控制器采集的數據并對其進行處理、存儲和顯示,同時也具備對下位設備施控的功能;一臺網絡激光打印機(A3/A4),打印輸出報警、事件信息、報表;一臺彩色噴墨打印機(A3/A4),打印圖標;上位監控計算機之間采用以太網連接,7、數據傳輸速率為1000Mbps。中控室設備材料表序號名 稱規 格單位設備表數量備注中控室1上位監控系統融合與現況工業監控系統融合項目12數據/應用服務器Xeon 2.3GHz,RAM4GB,HD2T,DVD,23LCD,散熱系統,網絡接口,熱插拔電源等套13工業監控計算機酷睿雙核,3.0GHz,4G,500G,DVD-RW,套2鍵盤,鼠標,網絡卡,軟件等23LCD,1680x1050,5ms4網絡激光打印機1200x1200dpi,35pmm,A3/A4,網絡接口等套15彩色噴墨打印機A3/A4,網絡機套16不間斷電源10kVA,60min,在線式,配套機柜套17磁盤陣列8T套18監控網以太網8、交換機32口(電),網管,1000Mbps臺19軟件操作系統及辦公軟件套1數據庫處理軟件套1監控軟件(編程版,含運行版功能)套1監控軟件(運行版)套2編程軟件套1應用軟件套110操作臺/椅操作臺:8位,座椅4套;套811工業以太網交換機8光口,16電口,工業級、網管、光纖、1000Mbps,環網臺112工業以太網交換機4光口,8電口,工業級、網管、光纖、1000Mbps,環網臺313服務器柜600x800x2100mm面114視頻器柜600x600x2100mm面115精確曝氣系統含軟件、監控計算機等套116精確曝氣控制柜控制柜、控制器、配電接線、浪涌抑制器,不間斷電源、電源,帶人機界面,機柜9、600x1000x2100mm套1(iii)現場控制站現場控制站由可編程控制器、控制器柜及柜內附屬設備組成。可編程控制器用于采集現場檢測儀表的測量值、設備的狀態信號,控制現場設備,將處理后的數據送入通信網絡并接收上位計算機及其他現場控制站通過通訊網絡傳來的數據。可編程控制器由中央處理單元、存儲單元、電源、通信模板、輸入輸出模板等組成,控制器可根據需要完成檢測報警、順序控制、邏輯控制、PID控制等功能。該控制器安裝在現場控制器柜內。輸入輸出模板的作用是作為控制器與被監控設備及儀表之間的連接接口。輸入輸出信號類型有:DI-數字量輸入無源接點,24VDCDO-數字量輸出觸點,24VDC,中間繼電器A10、I-模擬量輸入電流信號,420mADCAO-模擬量輸出電流信號,420mADC可編程控制器的程序編制既可采用編程器完成也可通過上位機編程后以下裝方式完成。當上位設備故障或不使用時,控制器仍可獨立完成對工藝過程的監控工作。其中:編號安裝地點控制區域備注2FCS1細格柵間格柵、粗格柵系統電氣設備控制等-2FCS2總變及加藥間 低壓配電室高密沉淀系統、紫外線消毒系統、精確曝氣系統、加藥系統、無負壓供水系統、制備系統、自動上料系統、旋分系統、除臭系統、鼓風機系統電氣設備控制等-2FCS3分變及污泥干化車間 脫水系統、除臭系統、污泥干化系統、料倉系統、PAM制備系統電氣設備控制等-現場控制器安裝在控制柜11、中,控制柜帶有相應的輔助裝置,包括有:配電裝置、接線端子、盤內配線、浪涌抑制裝置、電源、通信電纜連接裝置、不間斷電源等。在現場控制站帶有顯示單元。該顯示器為10”觸摸屏彩色顯示器,安裝在控制柜上。用來顯示就地的設備狀態、儀表測量參數等。操作人員可通過該顯示裝置來調整設定。現場控制電源來自相應的低壓配電柜,采用雙路AC380V進入現場控制站,現場控制站中設置雙路電源自動互投裝置;或電源來自雙電源互投柜,采用單路AC380V進入現場控制站。(iv)就地控制站為減少有色金屬材料的損耗,更加合理配置控制系統,設置了就地控制站。除上述外,還有一些成套的控制柜中帶有控制器,也定義為就地控制站。就地控制站應12、附屬于相應的現場控制站,與相應的現場控制站實現通信連接。其中:編號安裝地點控制區域2LCS11細格柵間格柵系統2LCS12粗格柵間粗格柵系統2LCS21高密沉淀池高密沉淀系統2LCS22紫外線消毒池1#紫外線消毒系統2LCS23紫外線消毒池2#紫外線消毒系統2LCS24生物池精確曝氣系統2LCS25加藥間加藥系統2LCS26泵房無負壓供水系統2LCS27加藥間制備系統2LCS28自動上料系統自動上料系統2LCS29旋分系統旋分系統2LCS210除臭裝置除臭系統2LCS211除臭裝置除臭系統LC-03M27-0104鼓風機房鼓風機系統2LCS31脫水機房脫水系統12LCS32脫水機房脫水系統2213、LCS33除臭裝置除臭系統2LCS34污泥干化系統污泥干化系統12LCS35污泥干化系統污泥干化系統22LCS36料倉料倉系統2LCS37加藥間PAM制備系統(v)通信網絡生產管理網絡:連接外網服務器和控制室數據服務器,實現它們之間的通信連接,采用以太網協議,速率1000Mbps。監控網絡:用來將上位監控計算機和應用、數據服務器等進行連接,實現各個計算機的資源共享,使用工業以太網,通信速率為1000Mbps。現場控制網絡:用來實現各個現場控制器和上位監控計算機的連接,傳輸檢測和控制信號,控制整個工廠的生產過程。采用可自動恢復故障的標準工業以太網,通信介質為光纖,通信速率不低于1000Mbps。14、就地控制網絡:工廠內設置的就地控制站通過該網絡連接到現場控制站,包括電氣開關柜中電氣信號的通訊連接。采用國際流行的開放性現場總線通信協議或工業以太網。(vi)便攜式編程計算機為方便操作人員檢查程序運行情況,修改程序。在本工程中選用了一臺便攜式編程計算機,帶有除操作系統和基礎軟件外,應帶有組態軟件、編程軟件、本工程的應用軟件及編程電纜。(vii)軟件計算機監控系統包含的軟件有: 操作系統及基礎軟件 數據庫管理軟件 監控系統組態軟件 監控系統應用軟件 可編程控制器編程軟件 可編程控制器應用軟件六、 系統控制功能自動控制系統對所有工藝、電氣參數均可進行數據采集、實時工況顯示、工藝參數和邏輯控制的設定15、生產過程操作及自動控制、報表打印、事故及上下限報警、歷史數據存儲及顯示器實時顯示動態的工藝流程及供電系統畫面。七、 在線檢測儀表在線過程儀表系統,遵循“工藝必需、計量達標、實用有效、減少維護”的原則。在本工程中安裝過程檢測儀表的主要目的及作用是:安全生產、實現科學管理;提高設備利用率,保證水處理質量;節省日常運行費用;使運行安全可靠;節省人力、減輕勞動強度;為實現計算機監控創造條件。由于檢測儀表的地位的重要性,原則上我們選用在運行上有成功經驗的儀表,并盡量作到運行穩定、維修量少、備件方便、修理及時。按照工藝處理流程的布置,在本工程中,在廠區選用了下列檢測儀表:序號名稱型號規格單位數量備注廠區16、1電磁流量計DN1400,測量范圍:0.512米/秒,累積、通信,帶限位伸縮接頭,420mA,RS485通信,分體式套1細格柵DN1400進水總管,儀表位號F1012電磁流量計DN1400,測量范圍:0.512米/秒,累積、通信,帶限位伸縮接頭,420mA,RS485通信,分體式套1高密沉淀池DN1400進水管,儀表位號F2043電磁流量計DN1400,測量范圍:0.512米/秒,累積、通信,帶限位伸縮接頭,420mA,RS485通信,分體式套1出水泵房DN1400出水總管,儀表位號F205八、 工業電視監控系統工業電視監控系統以相關設計及施工標準為依據,并結合污水廠現場的實際情況設計。遵循“17、周密可靠,功能適用,技術先進,操作簡便,美觀實用,確保安全”的設計原則。本工程選用了一套工業電視監視系統,用來監視生產過程中的重要過程。工業電視監視系統帶有27個現場攝像機。攝像機的視頻及控制信號均通過光纜傳入綜合樓中心控制室內。在中心控制室安裝有視頻監視系統,用來顯示、控制、記錄視頻信號。安裝在室外的攝像機需滿足防護等級:IP55。安裝于具有腐蝕性氣體的空間內的攝像機需滿足防爆等級:Ex ib II B T3。廠區攝像機布置如下:序號名稱安裝位置安裝方式備注1S106廠區室外、10米桿上安裝半球2S107廠區室外、10米桿上安裝半球3S108廠區室外、10米桿上安裝半球4S208廠區室外、118、0米桿上安裝半球5S209廠區室外、10米桿上安裝半球6S210廠區室外、10米桿上安裝半球7S305廠區室外、10米桿上安裝半球8S306廠區室外、10米桿上安裝半球九、 電纜設計及管纜敷設在工廠的自控及儀表設計中,應合理地選擇各種電纜,用于不同的應用。在本設計中選擇的電纜如下:儀表電源電纜:控制電纜;儀表信號電纜:計算機專用屏蔽電纜;設備狀態信號電纜:屏蔽控制電纜;設備控制電纜:控制電纜;控制站電源:動力電纜;監控計算機網絡:屏蔽雙絞線;現場控制網絡:光纜;就地控制網絡:光纜、特殊電纜(兩端帶浪涌抑制器);主要采用電纜穿管敷設方式。主要的路由與電氣專業一致。十、 接地、防雷及過電壓保護(119、)接地設計用電儀表的金屬外殼及自控設備正常不帶電的金屬部分,由于絕緣破壞而有可能帶危險電壓者,應做保護接地。保護接地應接至廠區電氣專業接地網,接地電阻4歐姆。具體做法:用電儀表的金屬外殼及自控設備正常不帶電的金屬部分,用6mm2銅導線與就近的金屬橋架、金屬欄桿、金屬管道等做等電位連接。為保證儀表檢測控制系統的正常工作,應做工作接地。工作接地的內容包括:回路接地、屏蔽接地、本質安全儀表接地。儀表及控制系統的接地聯結采用分類匯總,最終與總接地板聯結的方式。當電氣專業已經把建筑物(或裝置)的金屬結構、基礎鋼筋、金屬設備、管道、進線配電箱PE母排、接閃器引下線形成等電位聯結時,儀表系統各類接地也應匯接20、到該總接地板,實現等電位聯結,與電氣裝置合用接地裝置與大地連接。儀表系統的接地電阻1歐姆。(2)防雷及過電壓保護對中央控制室、現場控制站的電源進線設置兩級避雷器。對非光纜通訊網絡端口、以及420mA模擬信號端口配置相應的防雷保護器件。接地裝置按照國家標準,根據系統接地要求等電位或分別接地。對各個控制站的電源進線,安裝浪涌抑制器。對于在線測量儀表,如果該儀表安裝在室外,在信號電纜的兩端(儀表和控制站)均安裝浪涌抑制器,在電源電纜儀表一側,安裝浪涌抑制器。對于視頻信號,安裝在室外的攝像頭,其前端箱至攝像頭之間的連線兩端均安裝浪涌抑制器。浪涌抑制器的選擇按照下述內容:1) 對電子設備的雷電危險源有以21、下三種:直擊雷:雷電直接擊中線路并沿導線或電纜流過大量的雷電流,持續時間達若干微秒,使線路設備有實質性的破壞,還可以引起幾千伏的過電壓直接加到線路裝置和終端設備上。感應雷:通過雷云之間或雷云對地的放電,在附近的架空線路、埋地線路、鋼軌或類似傳導體上產生的感應過電壓。地電位升:雷電流通過接地裝置流入大地所引起大地電位的升高,危害設備對地的絕緣。2) 嚴格按照GB50057-2010(建筑物防雷設計規范)中對屏蔽、接地和等電位連接的要求,作好建筑物內各電氣設備的等電位連接。3) 工廠內的計算機、可編程控制器、儀表和監控等電氣設備的信號線與電源線若是從LPZ0區進入LPZ1區的,設備的信號和電源端口22、上必須加裝防雷保護器,如:電源線、現場總線、4-20mA模擬信號線和視頻等信號線。防雷器應在不影響系統正常運行的前提下,能夠承受預期通過它們的雷電流和過電壓,并完善的保護電子設備。4) 若現場儀表為四線制儀表,分別對儀表的信號和電源進行保護;若是直流供電,防雷器也應符合要求。5) 對于監控系統的防雷,分別對設備的電源、信號和視頻線加以防雷保護。6) 若工廠有無線通訊系統,應安裝天饋線的防雷器,以保護接受設備。十一、 儀表自控設備危險和可燃及有毒氣體檢測設計根據設計規范在本工程中有危險場所(包括:粗格柵間;砂水分離間;脫水機房等)安裝了可燃及有毒氣體泄漏檢測儀表并配以聲光報警器。監控系統的主要設23、備采用不間斷電源供電。十二、 儀表自控設備抗震措施1) 儀表設備(如:控制柜、輔助柜、儀表盤、儀表箱、接線箱、現場儀表等)、電纜橋架等設備材料的選型符合抗震要求。2) 儀表設備、材料特殊的施工安裝要求。如:儀表設備、電纜橋架進行可靠的安裝、支撐及固定,以避免發生傾倒、斷裂及跨塌等。3) 在地下沿電纜/光纜溝敷設或直埋敷設的電纜/光纜,考慮的抗震設防措施,如:在地基有可能發生不均勻沉降的場所,設計混凝土基礎、采用鋼管或高強度塑料管保護、采用鎧裝電纜/光纜、預留電纜/光纜長度裕量等。4) 現場儀表電纜連接采用撓性管密封連接。5) 設計中在水平操作面上的自控、安防設備均設置防滑墊防止滑動。6) 自控、安防監控系統的系統和裝置設置、機房位置選擇、設備安裝、導體選擇及線路敷設的防震措施同電氣防震措施。7)監控系統的主要設備采用不間斷電源供電。十三、 自動化系統設備選型自動化系統的設備選擇關系到系統的穩定性、可靠性、先進性、可擴展性等方面問題,所以自動化系統設備選擇具有成功運行經驗、性能穩定、擴展靈活的設備生產商的產品。新建監控系統設備應與現況監控設備兼容。 同時新建監控系統的組態軟件的容量,應滿足全廠自控系統的監控的需要。
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