重慶地區(qū)凈水廠自動(dòng)化現(xiàn)狀及發(fā)展探討

韓興連

摘 要：介紹了重慶地區(qū)凈水廠的工藝及廠區(qū)自動(dòng)化現(xiàn)狀。提出了目前各廠存在的普遍問題，對今后該地區(qū)凈水廠自動(dòng)化發(fā)展指出了方向。

關(guān)鍵詞：凈水廠；控制網(wǎng)絡(luò)；自動(dòng)化

1 現(xiàn)狀

1.1 水處理工藝

重慶地區(qū)凈水廠的常規(guī)水處理工藝，一般包括混合、反應(yīng)、沉淀、過濾及消毒幾個(gè)過程。

⑴混凝反應(yīng)。原水由長江或嘉陵江經(jīng)取水泵房提升后，先經(jīng)過混凝工藝處理，即：原水+處理劑→混合→反應(yīng)→礬花水。自混合過程要求在加藥后迅速完成。混合的方法是通過水力、機(jī)械的劇烈攪拌，使藥劑迅速均勻地散于水中。

⑵沉淀處理?；炷A段形成的絮狀體依靠重力作用從水中分離出來的過程稱為沉淀，這個(gè)過程在沉淀池中進(jìn)行。水中的顆粒沉于池底，污泥不斷堆積并濃縮，定期排出池外。

⑶過濾處理。過濾一般是指以石英砂等有空隙的粒狀濾料層通過黏附作用截留水中懸浮顆粒，從而進(jìn)一步除去水中細(xì)小懸浮雜質(zhì)、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等，使水澄清的過程。

⑷濾后消毒處理。水經(jīng)過濾后，濁度進(jìn)一步降低，同時(shí)亦使殘留細(xì)菌、病毒等失去渾濁物保護(hù)或依附，為濾后消毒創(chuàng)造良好條件。消毒后的水由清水池經(jīng)送水泵房提升達(dá)到一定的水壓，再通過輸、配水管網(wǎng)送給千家萬戶。

凈水處理的這些環(huán)節(jié)都是由水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集[1]，如壓力和混濁度，從而來控制電氣設(shè)備以及加藥、進(jìn)水管流量、出水管流量。重慶地區(qū)多數(shù)凈水廠已將水質(zhì)檢測技術(shù)、水處理控制技術(shù)、變頻節(jié)能技術(shù)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與水廠生產(chǎn)過程相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了濾池自動(dòng)化、投加自動(dòng)化、泵站自動(dòng)化、水質(zhì)檢測自動(dòng)化等全過程的自動(dòng)控制及現(xiàn)場數(shù)據(jù)的信息采集，并通過網(wǎng)絡(luò)與水廠監(jiān)控中心連接，實(shí)現(xiàn)“集中監(jiān)控和管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享”，以保證整個(gè)水廠的運(yùn)行協(xié)調(diào)、一致。

1.2 控制網(wǎng)絡(luò)

目前凈水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上劃分為三層。設(shè)備層：由現(xiàn)場的在線水質(zhì)監(jiān)測儀表、泵、閥、流量計(jì)、加氯機(jī)等設(shè)備組成；采集控制層：由車間控制中心和車間內(nèi)的分控柜組成，負(fù)責(zé)在線水質(zhì)參數(shù)的采集傳輸、現(xiàn)場設(shè)備的自動(dòng)控制，并上報(bào)到水廠監(jiān)控中心；監(jiān)控層：由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、工程師站、操作員站、以太網(wǎng)交換機(jī)等組成。接收各個(gè)車間控制中心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、告警信息，實(shí)時(shí)顯示水廠工藝流程狀態(tài)，對設(shè)備可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制?，F(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)的過程自動(dòng)控制內(nèi)容如下：取水泵站。取水泵房目前大都根據(jù)清水池水位調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)及電動(dòng)閥的啟閉，包括真空泵自動(dòng)引水及泵房內(nèi)排水泵的自動(dòng)開、停；二級(jí)泵房。二級(jí)泵房根據(jù)出水壓力和流量來調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)和閥門的開啟度。運(yùn)行的水泵發(fā)生故障時(shí)，備用水泵能自動(dòng)啟動(dòng)投入運(yùn)行。依靠閥門開啟度來調(diào)節(jié)出水流量和壓力會(huì)增加能耗并降低機(jī)組效率，因此部分水廠采用若干調(diào)速電機(jī)水泵機(jī)組來調(diào)節(jié)出水流量；投藥自動(dòng)控制?；炷齽┩都恿恐饕鶕?jù)原水水質(zhì)和水量來自動(dòng)控制。目前只有個(gè)別水廠實(shí)現(xiàn)加藥自動(dòng)控制，如玄壇廟水廠用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥，效果比較理想；沉淀池。目前沉淀池的自動(dòng)控制內(nèi)容是排泥。可以定時(shí)自動(dòng)排泥，也可根據(jù)池中泥位自動(dòng)排泥；濾池。

以上各工藝過程均采用PLC進(jìn)行控制。若設(shè)備發(fā)生故障，均會(huì)報(bào)警，有的會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行或采用安全措施。例如，若清水池水位過低或發(fā)生水壓力過大，二級(jí)泵站除發(fā)出警報(bào)外，水泵還會(huì)自動(dòng)停止。又如，若加氯間或氯庫探測器檢測到漏氯后，PLC可自動(dòng)啟動(dòng)抽氯風(fēng)機(jī)和苛性鈉溶液泵，將氯和苛性鈉送入中和塔內(nèi)中和，同時(shí)發(fā)生警報(bào)。

2 存在問題

2.1 設(shè)備問題

設(shè)備方面存在的問題是影響水廠自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)主要因素，具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面[2]：質(zhì)量問題。水廠中有些設(shè)備容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，如堿度計(jì)、氯測定儀、濁度測定儀、PH測定儀、壓差變送器、加氯機(jī)、計(jì)量泵、調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)等，這些質(zhì)量問題有的是設(shè)備本身的質(zhì)量不過關(guān)，有的則是安裝或維護(hù)質(zhì)量達(dá)不到要求，但均影響了自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行；配套問題。在有的水廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，外圍設(shè)備如傳感器、測量儀表及執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身并無質(zhì)量問題，而是精度不夠或穩(wěn)定性達(dá)不到系統(tǒng)要求；備品備件問題。有些設(shè)備發(fā)生故障后，由于缺乏備品備件而一時(shí)無法修復(fù)，這對進(jìn)口設(shè)備尤為明顯。

2.2 系統(tǒng)問題

目前的凈水廠自動(dòng)化系統(tǒng)都是單獨(dú)系統(tǒng)，與全廠電氣系統(tǒng)的融合不夠。主要電氣設(shè)備，如較大功率的機(jī)泵的電氣參數(shù)采集不夠，無法對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分析。另外，各水廠的數(shù)據(jù)報(bào)表系統(tǒng)存在不完整的情況，有些數(shù)據(jù)屬人為后期添加，對生產(chǎn)管理產(chǎn)生誤導(dǎo)。

3 發(fā)展趨勢

目前重慶地區(qū)各凈水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)雖然能夠滿足生產(chǎn)的需要，但離一個(gè)現(xiàn)代化的凈水廠還有一定的距離。未來的發(fā)展趨勢可以從以下幾方面入手：對水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄；自動(dòng)加藥、加氯控制實(shí)現(xiàn)方法。充分利用現(xiàn)代控制理論，如仿人智能控制、專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)對比確定經(jīng)濟(jì)、可靠的實(shí)現(xiàn)方法；增加主要機(jī)泵的電氣監(jiān)測，對參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)算設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命及維修節(jié)點(diǎn)，還可進(jìn)行狀態(tài)檢修與故障預(yù)測；利用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的優(yōu)勢，采用開放的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議和客戶機(jī)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作和綜合信息數(shù)據(jù)庫的訪問。

[參考文獻(xiàn)]

[1]董昆明.現(xiàn)代水廠自動(dòng)化綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011，24：43-45.

[2]王嵐.中小型水廠自動(dòng)化改造中存在的問題探討[J].價(jià)值工程，2011，12：28-30.