颐正变频器在污水处理系统中的应用

1  引言
    随着环境保护要求的提高及环境保护意识的加强，各行业生产厂家对排放的废渣、废气、废水都需要进行一定的处理，本文主要介绍了污水处理过程及颐正变频器在污水处理系统中的应用。
2  污水处理流程 
    一般的污水处理主要采用二级处理方式:
l 第一级机械处理:一般采用格栅等机械设备过滤污水中漂浮物或颗粒较大的物质;
l 第二级生化处理:根据不同处理要求，处理污水含有的各种超标的硅物质或金属元素，使处理后的水能满足后续用水设备的要求，如生活用纯净水、工业锅炉软化与除盐水等。


2.1 污水处理流程图 
    以某矿厂污水处理为例，其污水处理系统图如图1所示，污水主要来源生产线各种设备、工艺用水及部分生活污水等，这些污水经下水管道排送到污水集水池，集水池中的污水先进行机械预处理，主要采用机械转动格栅，经过格栅过滤可将污水的漂浮物或颗粒较大的固状物滤去，由两台潜水泵将污水送入沉淀池，沉淀池采用对角斜板结构这样有利于污泥沉淀于底部，污泥混合物进入污泥池后由一台污泥泵将泥水混合物送入污泥离心机(脱水机)进行固液分离，分离水返回沉淀池重新处理，脱干后的污泥经消毒后送出。经沉淀池预处理后的污水由一台污水泵将水送入生化处理池进行处理，生化处理主要根据不同的用水要求对污水进行不同的化学处理如酸碱中和、除盐等，经生化处理后的水可进入后续环节。
2.2 污水处理系统的电气控制
本污水处理电气控制系统分为污水处理电气控制与污泥处理电气控制两部分,其基本控制原理如下:
(1) 污水处理的电气控制
    污水集水池中的污水经两台污水泵1、污水泵2将污水送入沉淀池，两台水泵由一台变频器采用一拖二方式控制，为防止沉淀池水溢出发生事故，沉淀池中设置有水位检测装置，当实际水位超过报警水位时控制系统自动关闭格栅前的电动蝶阀以防止发生溢水事故。沉淀池中的污水由生化水泵送入生化处理池，生化水泵由一台变频器控制，生化处理池设有水位上限检测，通过控制生化水泵控制生化处理池水位。
    该污水处理系统采用中工控机+PLC+变频器控制方式，其中PLC采用西门子S7-300，变频器采用北京中能颐正公司生产的YZ-AC60风机水泵专用变频器，其电气控制图如图2所示。
沉淀池内设置有上限、下限水位及上、下限报警水位检测，其控制过程为当水位达到下限时水位检测将信号送给PLC，PLC启动变频器并将频率上升(变频器中UP端子闭合)信号输出给变频器，当变频器频率达到50Hz时若此时水位仍处于下限位置，PLC发出切换信号将污水泵1切换到工频运行，延时一段时间后由变频器启动污水泵2，相反当水位达到上限位置时则停止污水泵1，PLC发出变频器频率下降低信号(变频器DOWN端子闭合)。若因水泵或其它原因造成水位低于下限超过或上限水位报警时，水位检测器将报警信号送给PLC，由PLC输出启动报警电路(报警指灯与响铃)，以提示操作人员查看原因。
 

    污水泵1、污水泵2电机功率为22kW，选用变频器型为YZ-AC60-T3-022KP。
 
    上述污水处理控制系统中的生化水泵电机为30kW，由一台YZ-AC60-T3-030KP变频器控制,生化处理池的水位控制方法同沉淀池，同样采用变频器的频率递增、递减功能实现水位自动控制，参数设定同上表。
(2) 污泥处理的电气控制
    斜板沉淀池中的污泥、污水混和物进入污泥池后由污泥泵将污泥混合物送入污泥脱水机(离心机)进行固液分离，污泥池中的污泥通过污泥泵定时排放，当污泥池中污泥水位达到检测位置时，水位检测器将检测信号送给PLC，由PLC启动变频器进行排污(排污时间根据实际情况设定)，该污泥处理系统污泥泵定时时间设定为1h，每次排污泥约6t。
    当因控制系统不正常造成污泥池液面达到上限水位报警时，水位检测器将信号送给PLC，PLC输出信号启动报警电路(报警指灯与响铃)提示操作人员作相应处理，以防止污泥溢出事故发生。
污泥泵变频控制采用颐正YZ-AC60-T3-030KP型号变频器，主要参数设定如表2所示。
 
(3) 污泥离心机的电气控制
    污泥泵将污泥送给污泥离心机，由PLC输出污泥离心机进行脱水，脱水时间根据实际设定，离心机电机为22kW其控制柜也采用变频控制，变频器选用颐正YZ-AC60恒转矩型变频器，由于离心机为惯性负载，采用变频器控制时须安装制动单元和制动电阻否则在减速中容易出现过流与过压保护。
    离心机变频控制调试时由于离心机属于大惯量负载，要求负载起动转矩较大，变频器参数设置应适当调整起动转矩及加减时间，若起动时困难可用手动变频器起动转矩同时延长起动时间，延长减速停车时间并注意制动电阻的发热情况。
3  污水处理三级自动控制系统的实现
    以上讲述的是污水处理的二级自动控制系统，即主要由现场PLC+变频器(各类电磁阀或仪表)构成，大多工厂对于污水处理系统采用三级自动控制系统，即中央控制室+现场PLC+变频器(各类电磁阀或仪器仪表)。
 

    本控制系统具有手动与自动两种方式，手动控制时可在现场操作台控制污水泵变频器、污泥泵变频、污泥离心机及格栅电动蝶阀。自动控制时PLC与中央控制室的主机(个人计算机)进行通讯，污水集水池、污泥的水位检测、污水泵、污泥泵变频器、污泥离心机等运行状态均通过主机中组态软件进行仿真，同时在主机上可直接操作现场设备及监视到现场设备是否正常运行，采用这样的系统大大提高污水处理过程控制的自动化程度，提高设备运行效率。
4  结束语
    随着环境保护意识和对环境保护要求的提高，污水处理工程显得越来越重要，由于变频调速技术的不断提高，变频器在污水处理系统中应用也越加广泛，本文介绍的颐正变频器中的频率递增/递减功能在污水变频控制系统中的应用，可供用户或变频器业内人员参考。

图解：污水处理电气控制图