自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應用

雷麗瓊

【摘要】近年來，在我國經濟水平不斷發(fā)展，人口數(shù)量不斷增加的同時，人們對水資源的需求量也在不斷增加，對自來水廠的供水效率也提出了更高、更新的要求。本文主要對自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應用進行了分析研究。

【關鍵詞】自動化控制系統(tǒng)；自來水廠；節(jié)能降耗；應用

引言：

自來水廠作為為人們提供日常所需水資源的基礎性民生工程。隨著我國經濟水平的快速發(fā)展、人口數(shù)量的大幅增長，傳統(tǒng)落后的控制系統(tǒng)已無法滿足人類對水資源的日常需求。此時，先進的自動化控制系統(tǒng)的大量引進就逐漸成了提升自來水廠供水效率的重要手段。

1、自來水廠自動化控制系統(tǒng)的結構組成

自來水廠自動化控制系統(tǒng)主要是由PC端和邏輯控制器組成，具體包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動監(jiān)視控制系統(tǒng)和自動集散控制系統(tǒng)。如若使用SCADA系統(tǒng)，雖然可以在大面積區(qū)域范圍內實現(xiàn)網絡共享，且其通信互動也較為便捷，但卻有實效性較差的缺點。這樣一來，嚴重阻礙了自動化控制系統(tǒng)對大面積范圍內的自來水廠的控制力度。相較于SCADA系統(tǒng)，由于DCS系統(tǒng)采用分級分布式控制體系，不僅使分散控制系統(tǒng)得以更好的執(zhí)行，還解決了SCADA系統(tǒng)實效性差的弊端。而IPC+PLC系統(tǒng)的組合，不僅可以對區(qū)域范圍內的自來水廠實現(xiàn)獨立控制，也可對區(qū)域范圍內的自來水廠實現(xiàn)統(tǒng)一控制管理。其中，PLC系統(tǒng)不僅安全可靠，還便于實現(xiàn)網絡共享，也不需要長期對網絡控制系統(tǒng)進行開發(fā)，只需要幾個簡單的操作就可對自動化控制系統(tǒng)進行合理的配置和調試，便于數(shù)據(jù)信息的傳輸與共享，很容易就可實現(xiàn)對自來水廠的自動化控制。

2、自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應用

2.1、取水泵站自動化控制系統(tǒng)

科學調節(jié)取水變頻泵頻率。自來水廠原水變頻泵頻率要依照清水池水位具體設定值進行調賬。通過PLC來調節(jié)變頻泵頻率，而變頻泵頻率和頻率閾值一般用百分比進行表示。其中原水變頻泵工作頻率應該控制在最小與最大頻率區(qū)間，并運用SCADA系統(tǒng)完成設定。通過PLC記錄變頻泵工作停止之前的相應頻率，利于變頻泵啟動之后可以維持之前的工作頻率。定速泵啟動數(shù)量調節(jié)。自來水廠定速泵啟動數(shù)量應根據(jù)變頻泵具體工作頻率進行設定，同時為有效管控定速泵數(shù)量，就應定義兩個限定值：其一是一臺定速泵在啟動后的變頻泵頻率；其二是一臺定速泵在停止之后變頻泵的頻率。

2.2、加藥系統(tǒng)

自來水廠中的加藥系統(tǒng)，運行比較復雜，而且操作的時間長，加藥過程中，涉及到大量的影響因素，增加了自動化控制的難度。我國很多自來水廠，采用目測觀察的方法，監(jiān)測水質加藥的用量，不利于加藥的準確性，也會降低自來水廠自動化控制系統(tǒng)的工作效益，導致加藥操作沒有依據(jù)。PLC在加藥的自動化控制中，主要利用了流動電流的方法，前饋變量是自來水廠的原水流量，加藥取樣之后，獲取流動電流的反饋變量，此時PLC會接收到自來水廠的流動電流信號，和自動化控制系統(tǒng)內的設定值比較，進而實現(xiàn)了加藥量的控制。PLC不僅可以控制加藥量，還可以自動化的控制加藥頻率，直接控制系統(tǒng)的變頻器，實時控制加藥系統(tǒng)的工作頻率以及加藥量，確保實際加藥量，貼近自動化控制系統(tǒng)的設定值。

2.3、加氯系統(tǒng)

加氯系統(tǒng)的PLC控制，參與了前加氯與后加氯的過程。加氯系統(tǒng)在PLC的作用下，實現(xiàn)了復合式的閉環(huán)控制。例舉PLC在加氯系統(tǒng)內的應用，如：（1）PLC根據(jù)自來水廠原本的水流量比例，控制加氯的比例，PLC按照原水流量的變化，自動化設計加氯的比例，控制加氯機的運行，體現(xiàn)了PLC在加氯方面的自動化；（2）PLC應用到加氯系統(tǒng)的復合環(huán)控系統(tǒng)內，PLC分別反饋了原水流量信號、加氯信號以及余氯值，比較自動化系統(tǒng)中設計的加氯值，配合PID原則，輸出加氯的控制信號，保障自動化控制系統(tǒng)內的余量值，始終保持在規(guī)范的位置。

2.4、監(jiān)控系統(tǒng)

PLC應用到自來水廠的中控室計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，專門用于監(jiān)督自動化控制系統(tǒng)，把控自來水廠的運行過程。中控室計算機監(jiān)控系統(tǒng)，是自動化控制系統(tǒng)的核心，連接了自來水廠各個模塊的主站PLC。自動化控制中的操作系統(tǒng)，利用通訊聯(lián)絡的方法，復雜聯(lián)系主站的PLC，實現(xiàn)了自動化控制系統(tǒng)中的資源共享。監(jiān)控系統(tǒng)運用PLC，不僅能監(jiān)控自來水廠自動化控制系統(tǒng)的運行，還能展示主站通訊的狀態(tài)，控制人員在中控室，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)，就能了解自動化控制系統(tǒng)。PLC配合監(jiān)控系統(tǒng)中的軟件，直觀反饋出自動化控制系統(tǒng)內，加藥間、沉淀池、送水泵站的基本信息。

2.5、送水泵站的自動化控制設計

進行加壓變頻泵工作頻率設計時，應依照SCADA進行設定壓力值，并且完成PID恒溫控制，通過PLC實現(xiàn)變頻泵工作頻率的調節(jié)。送水泵站變頻泵的工作頻率主要根據(jù)用戶設計的壓力值和實際管道壓力計進行設定，而PLC可應用PID運算實現(xiàn)變頻泵工作頻率的調整，如果管道的壓力未達到用戶所設定的壓力，就要相應提高變頻泵的工作效率。PLC應用PID運算實現(xiàn)變頻泵工作頻率的調節(jié)，如果管道壓力超過用戶設計的壓力，就應該合理降低變頻泵的工作效率。送水泵站中定速泵啟動臺數(shù)，主要根據(jù)變變頻泵的工作頻率設定。

結語：

總之，不斷加強對自來水廠的自動化控制水平，對于提高供水效率、提高水資源質量有著非同一般的意義。

參考文獻：

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