關(guān)于水廠供水系統(tǒng)自動(dòng)化控制的分析

摘 要：水是人類賴以生存的生命之源，人們的日常生活與生產(chǎn)工作都離不開水，水質(zhì)與安全對(duì)人類的健康具有重要的影響。當(dāng)前，生活生產(chǎn)用水大多直接來(lái)自水廠，而水廠本身就是一個(gè)復(fù)雜的、綜合的系統(tǒng)，為了提升生產(chǎn)效率，水廠要有一套較為完善的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。而從我國(guó)的目前情況來(lái)看，大部分水廠在自動(dòng)化控制上仍然有許多的缺陷與不足，鑒于這種情況，文章將對(duì)此問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：水廠；供水系統(tǒng)；自動(dòng)化控制；供水技術(shù)

1 概述

水是生命之源，水質(zhì)及水的安全性對(duì)人類健康具有重要作用。所以，水廠供水是否可靠、安全，是否方便、廉價(jià)直接關(guān)乎經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們生活水平的提升。從目前的情況來(lái)看，我國(guó)的供水系統(tǒng)普遍存在供水效率差、生產(chǎn)成本高、自動(dòng)化水平低的問題，這些問題的存在難免限制了水廠供水的質(zhì)量與安全，難以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活的需要。所以，對(duì)水廠供水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制分析就顯得極為重要。

2 水廠供水系統(tǒng)的發(fā)展方向

改革開放為我國(guó)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與外資提供了政策上的保障，進(jìn)入1980年后，我國(guó)就擁有了一大批利用外資興建起來(lái)的大型水廠。而隨著城市化程度的提高，城市居民對(duì)于供水的要求也越來(lái)越高，其中增加供給水量成為廣大市民的呼聲。

為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人們生活的需求，水廠的自動(dòng)化控制供水系統(tǒng)逐漸為相關(guān)部門所重視。水廠自動(dòng)化控制的供水系統(tǒng)較傳統(tǒng)的人工操作，在供水效率上有著非?？捎^的優(yōu)勢(shì)，并且極大地降低了水廠的生產(chǎn)成本，增加了企業(yè)的利潤(rùn)，同時(shí)在節(jié)約水資源方面還具有獨(dú)特的作用。而當(dāng)前電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)不斷發(fā)展，為水廠實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制提供了技術(shù)層面的支持和保障。

3 水廠供水系統(tǒng)中存在的問題

3.1 供水能力不足

供水能力不足有著自然原因及人為原因。就自然原因來(lái)看，隨著全球變暖的不斷加劇，近幾年的降水量呈現(xiàn)不斷減少的趨勢(shì)，這就使得水廠在采水上出現(xiàn)困難。就人為原因而言，隨著工業(yè)化、城市化速度加快，人們用水量隨之大幅增加，用水地區(qū)的范圍不斷擴(kuò)大，這就導(dǎo)致我國(guó)普遍的供水能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于用水需求。供水一旦不足，將會(huì)對(duì)人民的日常生活和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成巨大的制約，所以我們說，供水能力不足已經(jīng)成為水廠所面臨的最大問題。

3.2 供水安全性差

水源地的選址是制約水廠發(fā)展的重要因素，而我國(guó)大部分水廠在選址問題上有著多方面的考慮：不僅要適應(yīng)城市的進(jìn)一步發(fā)展，還要考慮生態(tài)因素與政治因素，這些因素使得水廠在選址上較為困難。同時(shí)，由于管理力度不足，許多工廠在廢水的排放上十分隨意，廢水往往不經(jīng)過任何的處理措施就直接排放到河流湖泊之中，對(duì)水資源造成各種各樣的污染，而水廠一旦選址就難以變更，水源的污染會(huì)對(duì)水廠的供水安全造成嚴(yán)重威脅。

3.3 供水可靠性差

水廠供水可靠性差在城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村都有表現(xiàn)。在城鎮(zhèn)之中，供水網(wǎng)絡(luò)始建年代早，供水管道老化，使得供水管道破裂的問題時(shí)有發(fā)生。而在廣大的鄉(xiāng)村，供水網(wǎng)絡(luò)所使用的管道管徑普遍偏小，這使得鄉(xiāng)村之中的水壓不足，居民在取水時(shí)出現(xiàn)困難。

3.4 供水成本高、利潤(rùn)過低

供水成本過高、經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)低下，成為制約我國(guó)水廠發(fā)展的最大問題。造成水廠供水成本過高、利潤(rùn)低的原因有多種：首先，源于我國(guó)的特殊國(guó)情，水一直作為公共產(chǎn)品而無(wú)法進(jìn)行市場(chǎng)化的定價(jià)，這就使得水價(jià)偏低。再者，水廠的供水過程包括從水源地取水到水廠設(shè)備凈水再到終端供水，這其中許多環(huán)節(jié)都需要繳納增值稅，稅款的支出無(wú)疑增加了水廠的供水成本。最后，水廠供水入戶的成本過高，不僅要鋪設(shè)大量的終端供應(yīng)設(shè)備，也需要大量的人員進(jìn)行維護(hù)，這無(wú)形中增加了水廠的支出，從而導(dǎo)致供水成本提高。

4 水廠供水系統(tǒng)改良措施

4.1 提升水廠自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性

水廠供水系統(tǒng)是極其復(fù)雜的，單靠人力難以保證其質(zhì)量安全的可靠性，這時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)就顯得尤為重要。由計(jì)算機(jī)監(jiān)控的日常供水系統(tǒng)，可以保障水廠在供水時(shí)對(duì)水量和水質(zhì)的監(jiān)控和調(diào)度，從而提高可靠性和穩(wěn)定性，從而達(dá)到城市節(jié)能減排的目的。

4.2 應(yīng)用智能優(yōu)化技術(shù)

在面對(duì)水資源缺乏、污染嚴(yán)重的問題之時(shí)，自來(lái)水廠如何不斷增加城市供水量，提升供水的水質(zhì)，不斷擴(kuò)大城市的供水服務(wù)區(qū)，滿足人民群眾對(duì)供水量和水質(zhì)安全性的要求，是城市化對(duì)自來(lái)水廠的最大挑戰(zhàn)。所以，自來(lái)水廠需要采用先進(jìn)的優(yōu)化技術(shù)，切實(shí)提高供水系統(tǒng)的可操控性和供水的質(zhì)量。

4.3 整合控制系統(tǒng)

整合控制系統(tǒng)的意義在于，其可以有效地降低自來(lái)水廠的成產(chǎn)成本，提升管理能力，從而增加企業(yè)的利潤(rùn)。要整合控制系統(tǒng)，需要對(duì)自來(lái)水廠的信息進(jìn)行全面的整理，信息資源的共享，這樣可以使自來(lái)水廠的生產(chǎn)保持一種統(tǒng)一協(xié)調(diào)的狀態(tài)。

4.4 水廠取水的優(yōu)化

水廠取水的優(yōu)化，是通過優(yōu)化取水泵房控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。從實(shí)際情況來(lái)看，未進(jìn)行優(yōu)化工作之前的取水泵房汲取的原料水需要流經(jīng)大型的沉淀池和過濾池，這其中，水泵的工作頻率需要由水池的水位高低進(jìn)行控制。水泵頻率由水位高低進(jìn)行控制，會(huì)產(chǎn)生控制滯后的弊端，因而其控制效果并不是十分理想。而我們所要進(jìn)行的優(yōu)化取水泵房控制系統(tǒng)，是通過串級(jí)控制系統(tǒng)的幫助來(lái)實(shí)現(xiàn)清水池水位的控制，相較傳統(tǒng)而言，串級(jí)控制系統(tǒng)可以顯著提升控制的靈敏度，并且可以使沉淀池的排泥沖沙能力和過濾池的過濾能力進(jìn)一步增強(qiáng)，可謂是一舉多得。

4.5 投礬控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)

從實(shí)際來(lái)看，傳統(tǒng)的投礬控制模式只是對(duì)原料水流入量和投礬液后原料水的游動(dòng)電流值進(jìn)行了設(shè)計(jì)和考慮，但是這其中會(huì)產(chǎn)生一些其他的擾動(dòng)因素，這對(duì)供水系統(tǒng)產(chǎn)生了干擾。并且，傳統(tǒng)的投礬控制并不能有效解決供水系統(tǒng)對(duì)原料水渾濁程度的控制。為了改變這種狀況，水廠需要對(duì)傳統(tǒng)的投礬控制模式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在原有的“前饋-反饋”控制模型的基礎(chǔ)上增加多因子的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)投礬系統(tǒng)的優(yōu)化。

4.6 供水的優(yōu)化設(shè)計(jì)

從我國(guó)的目前情況來(lái)看，大部分水廠采用的供水模式是恒定壓力供水。一般而言，恒定壓力供水模式基本采用的是工頻定速泵，水泵之間采取并聯(lián)的方式運(yùn)行。通過實(shí)踐工作人員發(fā)現(xiàn)，工頻定速泵雖然預(yù)設(shè)值較高，但水泵的運(yùn)行頻率卻無(wú)法達(dá)到人們預(yù)期的理想值，處于低頻率運(yùn)行的狀態(tài)，這就暴露出水泵供水效率較差的問題。提升水泵供水效率需要水廠對(duì)供水進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過研究發(fā)現(xiàn)，如果將工頻定速泵更換為全變頻泵，將原來(lái)的單變頻工作模式改為全變頻模式，將有效提升水泵的工作效率，并使得其效率接近理想的峰值。雖然更換全變頻泵的前期投資較大，但其工作效率極高，并且可以有效地節(jié)約電力，所以從長(zhǎng)期來(lái)看仍然是最佳的方案。我們相信，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這種方案必定能夠在全國(guó)大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)普及。

5 結(jié)束語(yǔ)

受歷史和現(xiàn)實(shí)因素的多方面影響，我國(guó)的供水行業(yè)發(fā)展緩慢，技術(shù)水平相對(duì)較低，這就導(dǎo)致我國(guó)的大部分水廠受到了供水成本高、效益差的限制。而我國(guó)不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和日益提升的人口壓力，對(duì)水廠的供水水質(zhì)和水量都提出了更高的要求。總之，水廠的發(fā)展必須要朝著自動(dòng)化控制方向而努力。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣益祥.談水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)與管理[J].城鎮(zhèn)供水，2000（1）.

[2]陳立水.廠自動(dòng)化控制與儀表系統(tǒng)的技術(shù)分析[J].科技資訊，2015（6）.

[3]于建中.水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的探析[J].民營(yíng)科技，2011（4）.

[4]張連忠.淺論水廠自動(dòng)化控制系[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012（8）.

[5]文黎萍.水廠供水自動(dòng)控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì)[J].石河子科技，2005（3）.