自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應(yīng)用

趙再能+楊文青+汪梅

摘要：為了能夠提高自來水廠在市場中的競爭力，就必須要提高其工作效率，而運用自動化控制系統(tǒng)可以降低自來水廠能耗問題，對提高效率有著重要的積極意義。本文將針對自來水廠自動化控制系統(tǒng)展開分析，找出其中存在的問題，并提出解決措施來促進自來水廠節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：自動化控制系統(tǒng) 自來水廠 節(jié)能降耗

1.自動化控制系統(tǒng)概述

自動化控制系統(tǒng)是指在沒有人直接參與的情況下讓生產(chǎn)過程或者是其他的過程按照預(yù)想或者是預(yù)定的程序進行的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化的主要手段就是自動控制系統(tǒng)。自動化控制系統(tǒng)主要由三大系統(tǒng)組成，包括數(shù)據(jù)采集、集散型控制系統(tǒng)還有監(jiān)控控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)由PC端和邏輯控制器共同組成。監(jiān)控控制系統(tǒng)主要通過輸出量和期望值之間的偏差進行實時控制，集散控制是由執(zhí)行結(jié)構(gòu)、檢測元件還有被控對象這些組成，一般應(yīng)用在機械工程領(lǐng)域。自動化控制系統(tǒng)隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展逐步應(yīng)用到了我們生活中，應(yīng)用范圍也不斷擴大，應(yīng)用價值不斷上升。該技術(shù)主要應(yīng)用在工業(yè)方面，包括化工冶金這些，同時也應(yīng)用在了軍事技術(shù)方面，在航天航空以及導航系統(tǒng)方面，它的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴大，逐步應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ町斨?，涉及到?jīng)濟、社會、還有醫(yī)學等各個方面。它可以大幅度的提高生產(chǎn)效率，使產(chǎn)業(yè)管理更加規(guī)范，同時還可以將信息統(tǒng)計到一個系統(tǒng)當中，實現(xiàn)信息共享，促進資源的優(yōu)化配置。

2.我國自來水廠自動化控制系統(tǒng)發(fā)展歷程

水是人類生存與發(fā)展的必要條件，是人類賴以生存的基本資源。但是目前由于人們對水資源開發(fā)不當，浪費嚴重這些問題都造成了水資源短缺，尤其是目前城市供水問題更加嚴峻。自來水之間的競爭也越來越激烈。我國自來水廠通過應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)，使得自來水廠的供水率大幅度增加。我國自來水的自動化控制系統(tǒng)主要經(jīng)歷了三個階段：分散控制階段、綜合自動化階段和綜合自動化控制階段。分散控制階段時水廠各個程序分別進行自動控制，水廠各個系統(tǒng)獨立不相關(guān)，獨立工作。在綜合自動化階段，整個水廠作為一個整體來進行自動化控制，但是里面的各個獨立系統(tǒng)也能獨立進行工作。在綜合自動化控制階段，一個區(qū)域作為了自動化控制系統(tǒng)中的一個整體，整個城市的自來水廠都能實現(xiàn)信息共享，使得城市供水系統(tǒng)更加清晰明確，實現(xiàn)一個地區(qū)的供水系統(tǒng)的自動化。

3.當前水廠節(jié)能降耗存在的問題

3.1水廠電能損耗嚴重

目前在自來水廠中，主要采用的設(shè)備是水泵機組。在水的生產(chǎn)過程以及供水過程當中，水泵機組消耗大量電能。但是我國水泵機組由于資金和技術(shù)問題的制約，造成技術(shù)低下，管理不完善，造成水泵機組效率較低能耗偏大，經(jīng)濟效益低下。隨著我國城市的不斷發(fā)展，供水量需求不斷增大，但是水泵機組的技術(shù)水平?jīng)]有提高，效率偏低，造成大量的電能損耗。同時我國自來水廠的許多水泵機組，都是很多年前建造的，并不能適應(yīng)當前的供水情況，水泵機組的選擇也不合適。另外由于我國尚未建立起來完善的儀表控制和計算機控制系統(tǒng)，在水處理過程當中由于加藥還有排泥處理技術(shù)不完善，造成電能損耗嚴重。水廠的清水池的電能損耗也較為嚴重，主要是由于在建造清水池過程當中，很少考慮通過抬高清水池內(nèi)水位來節(jié)能，只是單純的考慮容量，所以造成很多清水池有效容積不夠，因此造成了耗能嚴重。

3.2水廠藥耗較高

水中加藥的劑量國家并沒有嚴格的規(guī)定，自來水處理中，由于技術(shù)人員水平素質(zhì)較低，并不能根據(jù)水量來推算出合適的加藥量，水廠的運行人員需要用很長的時間才能計算出合適的加藥量。工作人員為了保證水的質(zhì)量，一般都會增加藥量，這樣就增加了藥的耗用量。我國的自來水消毒系統(tǒng)還沒有實現(xiàn)自動化，主要是依靠工作人員，這樣就造成了藥量的不穩(wěn)定性以及是工作人員容易增大劑量。同時我國自來水廠，采用的主要是液氯消毒，但是清水池體積一般較大，并且與外界的接觸面積廣，而氯氣很非常容易揮發(fā)，這樣也造成了大量的藥物消耗。我國政府一定要出臺相關(guān)的藥劑添加規(guī)定，同時一定要實現(xiàn)自動化控制，盡量減少人工操作出現(xiàn)的不規(guī)范性以及隨意性。

4.現(xiàn)代自來水自動控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

4.1PLC水廠自動化系統(tǒng)應(yīng)用

PLC是一種可編程邏輯控制器，可以開展編程工作，它是一種具有微處理的數(shù)字電子設(shè)備，是自動化控制中的邏輯控制器，通過規(guī)范化的運動控制接口和標準化的運動控制編程規(guī)范，實現(xiàn)了系統(tǒng)運動控制的兼容性以及標準化。PLC有六大功能模塊，包括擴展功能塊、協(xié)同運動控制塊、液壓擴展功能塊、運動控制功能塊、回零過程控制塊還有用戶指導這六大功能塊。因為自來水的生產(chǎn)具有連續(xù)性和不可替代性，并且生產(chǎn)過程中各個程序中的生產(chǎn)技術(shù)不同，設(shè)備分散以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為了能夠讓自動控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠和高速的運行，應(yīng)該將原有系統(tǒng)更改為增強型處理器，這種處理器支持結(jié)構(gòu)化文本和順序流程控制編程方法，可以進行高速處理。生產(chǎn)工藝在系統(tǒng)當中要求的全部參數(shù)都可以用PLC進行采集控制，這樣可以大幅度提高系統(tǒng)地可靠性。同時這項技術(shù)也可以顯示工藝流程圖，可以監(jiān)控整個自來水廠的各個設(shè)備的工作狀態(tài)還有系統(tǒng)狀態(tài)。出現(xiàn)問題可以進行報警，同時還可以分析系統(tǒng)狀態(tài)記錄，以往自來水信息以及報表打印，自動化系統(tǒng)在一定程度上可以代替人工，可以實現(xiàn)整個自來水廠的無人值守。這在一定程度上降低了生產(chǎn)的人力成本，同時也避免了因信息不充分而造成的盲目供水問題，供水能夠符合實際情況來調(diào)節(jié)，增強供水的科學性以及針對性。

4.2控制和管理系統(tǒng)

管理和控制系統(tǒng)地不斷完善，逐步實現(xiàn)一體化，可以完整的建立起一個對生產(chǎn)現(xiàn)場的控制與監(jiān)督機制。自來水廠通過對自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使水廠控制管理信息化趨勢愈發(fā)明顯，眾所周知，在自來水廠中對于水的管理工作相當重要，因此就要把自動控制系統(tǒng)應(yīng)用于中，充分滿足現(xiàn)代自來水廠的實際需求?？梢詫⒆詠硭畯S供水情況與水廠的管理信息相結(jié)合，將水廠控制和企業(yè)的綜合管理結(jié)合起來，實現(xiàn)綜合自動化系統(tǒng)管理。水廠只有形成完整的信息系統(tǒng)，才能夠及時的了解供水情況，不僅能夠提高水廠的供水效率，而且能夠?qū)崿F(xiàn)整個區(qū)域范圍內(nèi)的信息資源共享?？刂坪凸芾硐到y(tǒng)的工作原理，主要是將檢測到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫當中，并與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，對傳輸上來的數(shù)據(jù)進一步分析，然后選擇合適的方法解決檢測當中的問題。在生產(chǎn)實際過程當中，由于不同季節(jié)不同時期，用戶對用水需求都有很大的差別，用水量也有高峰期以及低峰期，從取水到送水的各個環(huán)節(jié)都存在水量波動較大的問題。自來水廠會根據(jù)實際用水量，會對水廠的供水量作出相應(yīng)調(diào)整。所以就要有強大的監(jiān)測系統(tǒng)以及高速運算的分析系統(tǒng)來對實際供水量做出分析，可以減少不必要的浪費。可以改變水泵機組的頻率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，他能夠有效的節(jié)約用電量，并且減少由于水量變化引起的供水需求不穩(wěn)定。這樣可以使調(diào)節(jié)機組高效率運作，并且降低損耗，降低生產(chǎn)成本。

5.結(jié)束語

自來水廠作為城市發(fā)展和人民正常生活的有力保障，城市自來水廠中應(yīng)用自動控制系統(tǒng)，為城市供水工作帶來了很大的便利性，提高了供水的科學性。這有利于自來水廠供水質(zhì)量與效率的有效改進，實現(xiàn)自來水廠節(jié)能降耗，提高自來水廠自身的處理能力，促進自來水廠健康持續(xù)發(fā)展。

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