淺談自動(dòng)化系統(tǒng)在水廠中的作用

王 振（天津泰達(dá)水業(yè)有限公司凈水廠，天津 300457）

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淺談自動(dòng)化系統(tǒng)在水廠中的作用

王 振
（天津泰達(dá)水業(yè)有限公司凈水廠，天津 300457）

摘 要：當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的年代，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)和支撐。電氣自動(dòng)化是工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志和現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)的核心力量，自動(dòng)化技術(shù)可以幫助人們降低他們的工作量，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度和信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，為生產(chǎn)提供進(jìn)一步的科學(xué)技術(shù)保障，還能有效地避免安全事故的發(fā)生，保證生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行。電氣自動(dòng)化在水廠的應(yīng)用，我國(guó)電氣自動(dòng)化開(kāi)始發(fā)展于20世紀(jì)50年代初，它覆蓋的行業(yè)領(lǐng)域廣，適用性大，自動(dòng)化技術(shù)可以降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度和信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，為生產(chǎn)提供進(jìn)一步的技術(shù)保障。隨著電氣自動(dòng)化進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域的同時(shí)，供水行業(yè)也加入到了電氣自動(dòng)化的隊(duì)伍中去。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用；安全；提高工作效率

自動(dòng)化在我們生活的方方面面都起到很重要的作用，它也是我們經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要幫手，以我工作的水廠為例，從取水泵房、加藥工段、濾站工段、送水泵房到中控室，隨處可以看到自動(dòng)化設(shè)備的身影，正是有了它們使得以前繁瑣的工作變得簡(jiǎn)單，有了它們使得我們遠(yuǎn)離危險(xiǎn)源，使能耗降低了。下面我們就來(lái)講講水廠各個(gè)工段中自動(dòng)化是如何起作用的。

一、取水工段

取水工段的作用是將從江、河、湖、泊中來(lái)的水源通過(guò)水泵送到加藥工段進(jìn)行加藥處理，在這里，變頻器就是最重要的自動(dòng)化設(shè)備，變頻泵是由帶有變頻器的電機(jī)和水泵組成，通過(guò)我們對(duì)變頻器的設(shè)定可以控制水泵的輸出頻率，從而控制水泵的送水流量。在自動(dòng)化水廠取水泵房中，使用變頻器的主要目的是降低電耗以及平滑調(diào)節(jié)取水流量。通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的PLC或利用變頻器本身的PID調(diào)節(jié)，可以讓變頻器自動(dòng)調(diào)速，保持調(diào)節(jié)池水位的穩(wěn)定，并可以實(shí)現(xiàn)取水泵房的無(wú)人值守且高效、優(yōu)質(zhì)供水。

二、加藥工段

加藥工段是一個(gè)水廠的核心工段，這里也是水廠設(shè)備最多，工藝最為復(fù)雜的工段，這里有鐵鹽、鋁鹽、氯氣、硫酸、氫氧化鈉、臭氧……許許多多藥劑的投加都需要自動(dòng)化設(shè)備來(lái)完成，通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的PLC或利用變頻器本身的PID調(diào)節(jié)，計(jì)算出相應(yīng)水量應(yīng)該投加多少藥劑才能使得水質(zhì)達(dá)標(biāo)，而且耗費(fèi)的電能最少。在這里自動(dòng)化設(shè)備的出現(xiàn)幫助水廠的運(yùn)行人員遠(yuǎn)離了硫酸、強(qiáng)堿、氯氣、臭氧等有害身體健康的物質(zhì)，大大保護(hù)了運(yùn)行人員的身體健康。以氯氣的投加為例，氯氣的投加分為復(fù)合環(huán)投加和比例投加兩種，復(fù)合環(huán)投加實(shí)際就是一個(gè)反饋，根據(jù)出廠水的含氯量更改氯氣的投加量。比例投加，是根據(jù)水量的大小來(lái)控制氯氣的投加量。兩種控制方式根據(jù)不同的需求和工藝要求進(jìn)行選擇使用。一旦氯氣泄露了，達(dá)到了設(shè)定的安全值的時(shí)候，吸收裝置會(huì)立即啟動(dòng)并開(kāi)啟聲光報(bào)警提示大家，直到空氣中氯氣含量再次回到安全范圍內(nèi)吸收裝置會(huì)停止工作，聲光報(bào)警會(huì)自動(dòng)復(fù)位。

三、濾站工段

濾站工段是由沉淀池和v型濾池組成的。沉淀池是應(yīng)用沉淀作用去除水中懸浮物的一種構(gòu)筑物。沉淀池在廢水處理中廣為使用。它的形式很多，按池內(nèi)水流方向可分為平流式、豎流式和輻流式三種?？紤]到顆粒沉淀過(guò)程中的絮凝因素，假設(shè)顆粒的沉速以等加速改變，并設(shè)起始沉速為零。結(jié)合考慮管內(nèi)的流速分部，則斜管長(zhǎng)度為：-d*tgθ，式中：a為顆粒沉速變化的加速度，即a=du/dt。上述三種方法，各有不足之處。沉淀池有一個(gè)吸泥車，它會(huì)每隔一段時(shí)間工作一次，它的作用就是將沉淀下來(lái)的污泥、藥渣等物質(zhì)吸走，保持沉淀池能夠正常工作。有的水廠有一種脈沖沉淀池，它是通過(guò)真空風(fēng)機(jī)定時(shí)工作將真空室中的空氣抽出，使得沉淀池的水位下降，然后真空破壞閥門會(huì)在設(shè)定好的時(shí)間打開(kāi)讓空氣重新進(jìn)來(lái)破壞真空，瞬間使水位上升，從而產(chǎn)生一個(gè)脈沖效果，這個(gè)脈沖效果會(huì)使原本留在沉淀池里的泥，變成漂浮的泥層，水在脈沖的作用快速穿過(guò)泥層，泥層起到截留的作用，沉淀池上方還有斜管再次截留，這樣使得水質(zhì)會(huì)更好。

V型濾池是用于過(guò)濾的目的，有的用來(lái)去除水中的懸浮物，以獲得濁度更低的水；有的是用來(lái)去掉污泥中的水，以獲得含水量較低的污泥。每個(gè)濾池均裝有一個(gè)水位計(jì)和一個(gè)差壓計(jì)，用來(lái)檢測(cè)濾池的液位和濾池的阻塞情況。濾池有一個(gè)調(diào)節(jié)閥為無(wú)級(jí)可調(diào)比例的閥門（開(kāi)啟度為0～100%），根據(jù)濾池的液位、阻塞值（即水頭損失值）、調(diào)節(jié)閥現(xiàn)有開(kāi)度的反饋信號(hào)通過(guò)PLC系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整閥門的開(kāi)度，從而確保濾池恒水位過(guò)濾。當(dāng)過(guò)濾一段時(shí)間之后，阻塞值變大，PLC系統(tǒng)會(huì)命令濾池進(jìn)行反沖洗以清潔濾池，減小水頭損失，保證優(yōu)質(zhì)的出水。由于濾池調(diào)節(jié)閥所處的工作環(huán)境相對(duì)潮濕，所以調(diào)節(jié)閥采用氣動(dòng)閥門。

四、送水工段

在自動(dòng)化水廠送水泵房中，使用變頻器的主要目的是用來(lái)降低電耗以及平滑調(diào)節(jié)出廠水壓力。通過(guò)自控系統(tǒng)的PLC或利用變頻器本身的PID調(diào)節(jié)，可以讓變頻器自動(dòng)調(diào)速、恒壓供水，實(shí)現(xiàn)送水泵房的無(wú)人值守，提高生產(chǎn)效率及安全性。

送水工段是將處理后的自來(lái)水通過(guò)水泵送到千家萬(wàn)戶去，這里和取水工段很相似，但是除了保證供水量意外，還要保證出廠水的壓力一定要達(dá)標(biāo)，一般情況下，送水工段的水泵至少由一臺(tái)變頻泵進(jìn)行送水工作，這臺(tái)變頻泵根據(jù)出廠水的壓力調(diào)節(jié)頻率，一旦壓力不足它就會(huì)提高頻率，加大送水量，一旦這臺(tái)變頻泵滿負(fù)荷依然不能滿足設(shè)定出廠壓力，那么PLC根據(jù)情況會(huì)啟動(dòng)另一臺(tái)水泵繼續(xù)加大輸出水量以滿足出廠壓力。一旦管網(wǎng)需水量下降，變頻器會(huì)根據(jù)需求降低頻率，從而減小水量輸出，當(dāng)頻率降到一定值時(shí)，PLC會(huì)發(fā)出指令，停下一臺(tái)水泵來(lái)滿足需求。

五、中控室

水廠每個(gè)工段之間都有著密切的聯(lián)系，例如加藥工段會(huì)根據(jù)取水工段送來(lái)的水量的大小進(jìn)行加藥量的調(diào)節(jié)；濾池PLC也會(huì)根據(jù)進(jìn)水量的多少去選擇開(kāi)啟幾個(gè)濾池。各個(gè)工段之間都會(huì)通過(guò)PLC之間進(jìn)行交流，但是每個(gè)PLC只會(huì)管理自己本工段內(nèi)的事情，而這個(gè)能夠整體掌控水廠各個(gè)工段的部門就是中控室。

每一個(gè)現(xiàn)代化的自來(lái)水廠都會(huì)有一個(gè)中控室，這里監(jiān)控著各個(gè)工段的運(yùn)行情況，在這里各個(gè)工段遇到的問(wèn)題都會(huì)匯總上來(lái)，中控室里的運(yùn)行人員會(huì)迅速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。一旦一個(gè)PLC系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)報(bào)警，中控室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以監(jiān)控到這個(gè)工段的PLC系統(tǒng)，從而從整體上監(jiān)控全局，并立即做出應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行補(bǔ)救，使得水廠能夠連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)下去。

六、污泥泵房

水廠的污泥泵房的作用就是將各個(gè)工段產(chǎn)生的污水進(jìn)行沉淀以及回收，這里有兩個(gè)潷水器，還有很多的排泥閥，它們也是自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分，污水進(jìn)入到污泥泵房的兩個(gè)大池子里，進(jìn)行靜置沉淀，潷水器會(huì)根據(jù)池子液面的高度變化而上升或者下降來(lái)將池子表面的上層清水回收到調(diào)節(jié)池，等待進(jìn)一步凈化。污泥泵房的排泥閥會(huì)根據(jù)時(shí)間的設(shè)定，每隔一段時(shí)間會(huì)對(duì)污泥泵房池底的污泥進(jìn)行排空。

七、在線儀表

水質(zhì)在線儀表對(duì)于水廠來(lái)說(shuō)相當(dāng)重要，在水廠的各個(gè)角落都能找到它，在取水工段有源水水質(zhì)PH的儀表、源水濁度儀表、調(diào)節(jié)池高度和吸水井高度儀表，送水工段有出廠水的濁度、余氯儀表，出廠水壓力儀表和清水庫(kù)液位高度儀表，加藥和濾站的在線儀表就更多了，分的項(xiàng)目也就更細(xì)了，它們就像是一個(gè)個(gè)的小眼睛注視著水廠的每個(gè)角落，一旦出現(xiàn)問(wèn)題就立即報(bào)警，然后相應(yīng)的設(shè)備會(huì)迅速采取行動(dòng)，直到問(wèn)題解決才會(huì)停止報(bào)警。在線儀表對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)是很有用的，它們的精度也是很高的，由于水廠的在線儀表的數(shù)量很大，為了使他們能夠長(zhǎng)期的正常的工作，我們有專門的運(yùn)行人員對(duì)他進(jìn)行定期的檢查和校對(duì)，有的在線儀表還需要及時(shí)換藥，清理管路，一旦發(fā)現(xiàn)在線儀表出現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)找到維修人員進(jìn)行修理或更換。

結(jié)語(yǔ)

雖然現(xiàn)代化的水廠幫助人們解決了很多的問(wèn)題，使得工段無(wú)人值守成為了可能，但是它還不能完全的取代值班的運(yùn)行人員，因?yàn)樽詣?dòng)化設(shè)備的故障率依然很高，它需要專業(yè)的人才去修理它，而且它的穩(wěn)定性還需要進(jìn)一步地提高，假報(bào)警的現(xiàn)象依然存在，自動(dòng)化的程度的加強(qiáng)并不是說(shuō)運(yùn)行人員可以被取代，而是水廠運(yùn)行人員的工作職責(zé)已經(jīng)發(fā)生了變化，我們不再需要單純的水廠運(yùn)行工了，隨著現(xiàn)代化設(shè)備的出現(xiàn)，水廠需要的更多的是掌握自動(dòng)化專業(yè)技能的人才，以此來(lái)保證水廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)悄悄地進(jìn)入我們的生活的各個(gè)領(lǐng)域，慢慢地在很多行業(yè)中替代了我們的勞動(dòng)，自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)促進(jìn)了社會(huì)進(jìn)步，讓我們感受到了科學(xué)技術(shù)的偉大，也讓很多人的工作性質(zhì)發(fā)生了變化，從必須親自近距離做一件事，成為了可以遠(yuǎn)程遙控做一件事情，這大大提高了我們的安全系數(shù)，為了使自動(dòng)化系統(tǒng)能夠進(jìn)一步地提高，我們需要越來(lái)越多的自動(dòng)化人才加入到我們的行列中來(lái)。

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