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1、xx一期污水處理廠擴容工程分變及污泥干化車間、總變及加藥間、出水水質分析小室儀表自控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，分變及污泥干化車間、總變及加藥間、出水水質分析小室儀表自控設計圖。二、 設計內容在本冊設計中包含有分變及污泥干化車間、總變及加藥間、出水水質分析小室儀表自控設計，包括：儀表布置、電纜穿管預留、電纜敷設等。三、 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 20511-2、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 20700-2014）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3、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。四、 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4、。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AI-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-2FCS5、3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。通信網絡生產管理網絡：連接外網服務器和控制6、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。五、 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。就地控制站應附屬于相應的現場控制站，與相應的現場控制站實現通7、信連接。其中：編號安裝地點控制區域2LCS21加藥間加藥系統2LCS22生物池精確曝氣系統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。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。六、 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8、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，選用了下列檢測儀表：序號機設備名稱型號規格單位數量備注污泥干化車間1電磁流量計測量范圍:0.212米/秒,420mA,AC220V,安裝附件等,一體式,安裝位置管徑DN125套2儀表位號F3013022電磁流量計測量范圍:0.212米/秒,420mA,AC220V,安裝附件等,一體9、式,安裝位置管徑DN50套2儀表位號F3033043雷達液位計測量范圍:010米,420mA,AC220V,連接電纜,安裝附件等,一體式套1儀表位號L3014水箱超聲波液位計測量范圍:05m,電壓等級:24V,一體,連接電纜,安裝附件等套1儀表位號L3025料倉超聲波料位計測量范圍:010m,420mA，一體,連接電纜,安裝附件等套1儀表位號L303加藥間1電磁流量計測量范圍:0.212米/秒,安裝位置管徑DN63,420mA,220VAC,帶通訊接口,連接電纜,安裝附件,一體式套2儀表位號F2012022電磁流量計配套電源、信號浪涌抑制器等套10儀表位號F210121103磁翻板液位計防水、10、防腐套4儀表位號F21012104出水水質分析小室1超標取樣裝置雙桶輪換（A、B桶），水樣混勻，超標留樣，自動清洗套1儀表位號A31-012pH及溫度分析儀測量范圍:014，-10100,420mA,AC220V,“流通式”安裝, 分體, RS485，安裝附件套1儀表位號A31-023TUR分析儀測量范圍:010NTU,420mA,AC220V,“流通式”安裝, 分體, RS485，安裝附件套1儀表位號A31-034COD分析儀測量范圍:0100mg/l,420mA,AC220V,機柜式, RS485，安裝附件套1儀表位號A31-045氨氮分析儀測量范圍：020mg/l,420mA,AC22011、V,帶預處理裝置, RS485，安裝附件套1儀表位號A31-056總磷分析儀TP:02mg/L，4-20mA、AC220V,機柜式，RS485，安裝附件套1儀表位號A31-067總氮分析儀TN:050mg/L，4-20mA、AC220V,機柜式，RS485，安裝附件套1儀表位號A31-078自動取水樣器全天候，容器：1000毫升12 ，溫度范圍：-40+50，輸出信號：采樣滿信號、采樣器故障信號,手動閥門套1儀表位號A31-08七、 可燃及有毒氣體探測在污泥干化車間內分別安裝了3套可燃氣體分析儀用于探測CH4氣體濃度，3套有毒氣體分析儀用于探測H2S氣體濃度。氣體探測器配有相應的聲光報警器及報12、警電控箱。當探測區域內可燃或有毒氣體超標時，探測器發出報警信號，報警信號傳至報警電控箱，報警電控箱驅動室外聲光報警器發出聲光報警。報警電控箱應實現以下功能：為氣體探測器提供24V工作電源；為聲光報警器提供24V工作電源；自備備用電源，備用電源持續使用時間不小于60分鐘；接收探測器的報警信號，并送至水泵控制柜PLC；控制聲光報警器發出聲光報警并具有復位功能。序號機設備名稱型號規格單位數量備注污泥干化車間1可燃氣體分析儀（配套聲光報警器）CH4甲烷氣體測量范圍0100%LEL，報警繼電器,液晶顯示,隔爆型,儀表的信號和電源浪涌抑制器套3測量房間內部的可燃氣體含量，在超限時驅動聲光報警器，并控制相應13、的設備停止。2有害氣體分析儀（配套聲光報警器）H2S硫化氫傳感器,0100ppm，報警繼電器,液晶顯示,隔爆型,儀表的信號和電源浪涌抑制器套3測量房間中的有害氣體含量，在超限時驅動聲光報警器，并控制連鎖的設備停止工作。3氣體檢測報警控制器及室外聲光報警配接聲光報警器,浪涌保護器，氣體探測器廠家成套,控制器,一控二，套1測量甲烷和硫化氫氣體濃度，并驅動聲光報警器報警八、 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“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14、過程。工業電視監視系統帶有若干個現場攝像機。攝像機的視頻及控制信號均通過光纜傳入現場視頻交換機箱內。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。攝像機布置如下：序號名稱安裝位置安裝方式備注1S201低壓配電室室內、墻上安裝半球2S202變頻柜室室內、墻上安裝半球3S203粉末加藥間室內、墻上安裝半球4S204加藥間室內、墻上安裝半球5S205高壓配電室室內、墻上安裝半球6S206出水水質分析小室室內、墻上安裝半球7S207出水提升泵房室外、墻上安裝半球815、S301變配電室室內、墻上安裝半球9S302加藥間室內、墻上安裝半球10S303脫水機房室內、墻上安裝半球11S304脫水機房室內、墻上安裝半球九、 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（1）接地設計用電儀表的金屬16、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到該總接地板，實現等電位17、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下三種：直擊雷：雷電直接18、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上必須加裝防雷保護器，如19、：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。監控系統的主要設備采用不間斷電源供電。十20、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。