淺談電氣自動化控制系統(tǒng)在水廠中的應用

王經(jīng)緯

大連市自來水集團有限公司

淺談電氣自動化控制系統(tǒng)在水廠中的應用

王經(jīng)緯

大連市自來水集團有限公司

由于供水工程建設大多處于傳統(tǒng)形式，自動化程度較低，導致水廠運行管理成本日益提高。因此，本文對供水模式展開討論，分析電氣自動化技術在供水中的應用，并提出切實可行的解決對策。

電氣；自動化控制；水廠；應用

1 前言

改革開放后，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，但同時環(huán)境污染的程度也日益嚴重，尤其是水資源的污染對人們的影響最為突出。在自來水普及的今天，為了保障國民的身體健康以及國家經(jīng)濟的良性健康發(fā)展，自來水廠必須做出改進措施，加強對自來水的處理技術，確保人們可以獲得高質(zhì)量的飲用水。下面，筆者主要對電氣自動化控制系統(tǒng)在水廠中的應用問題進行了分析。

2 當今自來水廠自控系統(tǒng)的主要內(nèi)容

2.1 當前水廠采用自動控制系統(tǒng)的結構形式

信息化的社會大背景下，自來水廠采取的也是全自動化控制。其自控流程由三個主要方面組成，即數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、監(jiān)視控制系統(tǒng)以及集散型控制系統(tǒng)，總的來說是個人計算機與可編程邏輯控制器構成的系統(tǒng)。而每個系統(tǒng)在運行的過程中都有其自身的優(yōu)點和缺陷。例如，SCADA系統(tǒng)具有組網(wǎng)范圍大和通訊方式靈活的優(yōu)點，但其在實際應用時取得的效果不太顯著，并且難以實現(xiàn)大規(guī)模的控制；DCS系統(tǒng)具有SCADA系統(tǒng)不具備的優(yōu)點，其采用的是分級分布式控制，可以實現(xiàn)對大范圍的控制，時效性也不較好，但是該系統(tǒng)較為復雜，對開發(fā)和維護人員的要求比較高，應用起來不易操作；IPC+PLC系統(tǒng)是較為先進的控制系統(tǒng)，對水廠既可以實現(xiàn)分級分布控制，又可以對其進行集中控制。此外，PLC自身的可靠性比較高，在運用的過程中較為方便，而且其開發(fā)周期短，運營成本低，可與工業(yè)現(xiàn)場的信號直接連接，實現(xiàn)機電一體化。因此，現(xiàn)在IPC+PLC系統(tǒng)應用比較普遍。

2.2 水廠自控系統(tǒng)組成以及制水工藝流程

2.2 .1水廠自控系統(tǒng)組成

自來水廠由多個單元組成，每個單元都有自身的控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)主要有：送水和取水泵房自動控制系統(tǒng)、加礬自動控制系統(tǒng)、加氧控制系統(tǒng)、反應沉淀池控制系統(tǒng)、配電控制系統(tǒng)以及水廠中央控制室自動化調(diào)度系統(tǒng)，這些系統(tǒng)大都采用了IPC+PLC的控制系統(tǒng)模式，這種控制模式采用的是多主站加多從站的結構，對水廠的自動化監(jiān)控和保護起到了很大的作用。此外，對控制點的分布方面也比較特殊，針對水廠中的各個位置，都能很好地遵守就近原則實施監(jiān)控，然后再通過通訊網(wǎng)絡使各個PLC站點之間進行數(shù)據(jù)傳輸，最終實現(xiàn)整個水廠的自動化控制。這種監(jiān)控模式極大地節(jié)省了水廠的人力，自動化模式也能在工廠運行的過程中減少因人為原因出現(xiàn)的問題，有效地保證了水廠的運轉(zhuǎn)，減少了水廠的經(jīng)濟支出。

2.2 .2水廠制水工藝流程

我國各大城市都有分部較大的自來水廠，各個水廠制水工藝的流程大都不一樣，他們根據(jù)自身和當?shù)丨h(huán)境的實際情況制定水廠具體的制水流程，但制水的幾個主要環(huán)節(jié)是不可缺少的。首先是取水。無論哪個水工廠制水的第一步驟都不能離開取水，工廠利用多臺大型的離心泵將江、河或者地表等地方的水抽進凈水廠，這時水廠制水的基礎。其次是藥劑的準備和投放。這是水廠凈水的重要環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)決定了水廠最后產(chǎn)出水的質(zhì)量。

3 電氣自動化控制系統(tǒng)及其水廠中的應用情況

3.1 水處理控制技術

隨著科學技術的不斷發(fā)展，自來水廠的電氣自動化程度不斷加深。水廠內(nèi)的自動化控制系統(tǒng)的不斷完善，大大提升了水廠對水的處理能力。人們對于水的質(zhì)量要求越來越高，人工的水處理技術已經(jīng)不能達到人們對于健康飲水的標準。水處理自動控制技術的根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)的變化，快速實現(xiàn)濾池的沖洗，及時控制藥劑的投加頻率和投加量，使水質(zhì)量達到一定的高標準。

3.2 水質(zhì)檢測自動化技術

自來水的質(zhì)量自來水廠的信譽和人們對自來水廠的信任度。人們的生活離不開水，水質(zhì)量的好壞對人們的生活以及生命健康有著極大的影響，這就要求自來水廠在供應水之前一定要對水的質(zhì)量進行嚴格的檢測。水廠對自來水的監(jiān)測是通過新型的自動化監(jiān)測儀表來進行的，檢測對象包括水的流量、水位、溫度、壓力以及水的質(zhì)量，相應的設備包括pH測量儀、流動電流檢測儀、漏氯檢測儀、余氯分析儀等檢測儀器。各類檢測儀都發(fā)揮著獨特的作用，例如在測量水流量方面，除了利用傳統(tǒng)的電磁流量計以外，還會運用到大量的非接觸儀表，以保證對水流量測量的準確度。此外，在對水位、溫度以及其他方面的測量上也會用到大量的精密儀表，從各方面保證水的安全。這里需要提出的是，檢測儀表在水工廠中發(fā)扮演著不可或缺的角色，它是實現(xiàn)水廠自動化的基礎。當然，隨著社會的不斷發(fā)展和進步，在檢測儀表方面也要不斷的創(chuàng)新，以增加監(jiān)測的廣度和精確度，更好地提高供應水的質(zhì)量，保障人們的生活穩(wěn)定。

3.3 自動變頻控制技術

自來水廠在進行水供應的時候需要貼別注意季節(jié)的變化以及居民對水需求量的大小。一個城市對水的需求量在不同的季節(jié)和不同的時間存在著很大的差別，有明顯的的高峰和低峰期。因此，水廠在水供應的過程中需要特別注意對水壓的調(diào)整問題。在用水高峰期時候，加大供水的水壓，加大自來水的供應量，以滿足人們對水的需求；低峰期時，需減小供水水壓，以免造成水資源的浪費，甚至還會影響到機組的正常運行。由此可以看出，根據(jù)需求量控制水泵機組的運行是水廠自動化技術的一項重要內(nèi)容。這就需要運用到自動變頻控制技術，這種技術可以有效地降低水廠的能耗，幾乎可以將因設計問題和用水量變化而浪費的電能全部節(jié)省下來。這種技術是以變頻調(diào)整原理為基礎，在保證正常供水的基礎上依據(jù)供水系統(tǒng)用水量的變化情況，自動調(diào)整水泵的工作情況，使之在供水過程中更具效率的運行，以達到既降低能耗又可以保證供水需求的目的。

4 結語

經(jīng)過長期的實踐證明，電氣自動化控制系統(tǒng)具有極大的商業(yè)潛力，主要是因為它同時實現(xiàn)了高質(zhì)量、高效率、高安全系數(shù)以及低能耗，在滿足供水需求的同時，保證了供水質(zhì)量以及水廠的經(jīng)濟效益?？偠灾?，這種自動化處理系統(tǒng)在保證水質(zhì)的前提下大大提高了自來水廠的處理能力，值得每個水廠學習。

[1]南楠.基于SCADA的智能化水廠自動供水系統(tǒng)研究設計[J].順德職業(yè)技術學院學報,2016(2).

[2]鄧永斌.關于水廠供水系統(tǒng)自動化控制的分析[J].科技創(chuàng)新與應用,2016(19).