污水处理水下设备的数字化升级
凌剑
（常州市鼎亨机电设备有限公司，江苏 常州）
摘要：常州市鼎亨机电设备有限公司在QJB类潜水搅拌机、QDT类低速推流器和QHB类潜水回流泵的产品基础上，完成了污水处理水下设备智能运维系统的研发和成套生产。系统由智能水下设备、状态感知单元、智能控制柜、现场人机界面和远程应用组成，保留绕组超温、油室泄漏、过载、短路和接地等本地保护，并接入运行电流、三轴振动、轴温或油温、流速及按工艺段配置的水质仪表。控制系统采用PLC、变频器和触摸屏完成数据采集、联锁保护、变频调速、工况切换及报警记录，同时支持无线APP远程监控、报警推送、历史查询和现场语音交互。本文以该成套系统为对象，介绍设备侧传感集成、控制柜硬件、数据通信、报警处置和项目配置方法。系统已将水下设备运行状态、工艺参数和维修记录接入同一数据链路，为设备状态检修、运行调节和项目能耗分析提供数据基础。
关键词：潜水搅拌机；低速推流器；智能控制柜；状态监测；远程运维；数字化升级
0 引言
潜水搅拌机、低速推流器和潜水回流泵是污水处理系统中的连续或高频运行设备。潜水搅拌机用于池内混合和防沉积，低速推流器用于氧化沟、循环流道和生化池的流态维持，潜水回流泵承担混合液回流、硝化液回流及微扬程大流量输送。三类设备长期浸没运行，故障征兆不易直接观察，吊装检修又会占用较多时间和现场资源[1-3]。潜水搅拌类设备的设计、制造与检验还应结合行业标准和项目技术条件执行[4]。
传统控制柜能够完成启停和基本保护，但运行人员通常只能看到“运行”或“故障”。温升是否持续、振动是否偏离正常状态、同一报警是否反复出现，以及流态变化是否与设备调速有关，都需要人工排查。设备数据、水质数据和维修记录分散在不同环节，也限制了状态检修和工艺联动。
针对这些问题，鼎亨以现有水下设备产品为基础，把本体保护、传感监测、变频控制、现场操作和远程运维整合为一套成套系统。目前已完成设备侧结构与传感接口设计、智能控制柜生产、PLC及触摸屏程序开发、通信接入、无线APP和语音交互功能集成。本文介绍该系统的产品构成、技术实现和项目应用边界。
1 成套系统定位与设计原则
1.1 从单机保护扩展到运行状态监测
鼎亨现有QJB、QDT和QHB产品已经配置绕组超温和油室泄漏保护，常用端子中T1/T2对应绕组过热信号，GC对应油室泄漏信号，控制柜还配置过载、短路和接地保护[1-3]。在智能系统中，这些信号除参与本地停机联锁外，还带有事件时间、设备编号和故障记录。运行人员能够查看保护动作前后的电流、频率、温度和振动变化，不再只有一个跳闸接点。
机械磨损、叶轮不平衡、导杆或支架松动、轴承及机械密封异常，通常会引起振动、噪声或电流变化。鼎亨在设备侧增加三轴振动和温度测点，并把变频器的电流、频率、故障码和运行时长接入PLC。系统可保存同一设备在不同工况下的历史数据，为基线比较和故障复查提供依据。
1.2 成套产品构成
鼎亨已经把智能水下设备、传感器及变送单元、智能控制柜、现场触摸屏、无线通信模块和应用端整合为机电一体化成套产品。根据池型和项目要求，成套供货可增加水质多参数仪表、取样泵、户外流速传感器，以及与客户中控系统的通信接口。
控制柜与水下设备按同一I/O清单和联锁矩阵设计。设备本体负责安全保护和运行执行，PLC完成数据处理与控制逻辑，触摸屏承担现场操作，无线APP用于远程查看、报警推送和授权控制。鼎亨可随新生产设备成套供货，也可按既有水厂的控制接口实施改造。
1.3 产品设计原则
产品设计以水下设备原有保护为优先条件，上位监控和远程功能不改变本地保护的动作逻辑。在此基础上，系统连续采集设备状态、流态和必要的水质参数，并关联报警、处置及维修记录。现场保留触摸屏和本地联锁；远程操作受账户权限、设备状态反馈和检修锁控制。
2 系统总体架构
鼎亨智能运维系统由执行设备层、感知层、边缘控制层、平台应用层和运维业务层组成，如图1所示。执行设备层包括QJB类潜水搅拌机、QDT类低速推流器、QHB类潜水回流泵及其安装系统。感知层负责采集本体保护、电气状态、机械状态和工艺流态。边缘控制层由PLC、触摸屏、保护电器、变频器和通信模块组成，承担本地联锁、数据处理和运行控制。
