電氣自動化控制系統(tǒng)在水廠中的應(yīng)用探討

劉偉

摘 要： 一直以來供水工程建設(shè)都存在自動化程度低的問題，這就導(dǎo)致水廠運行管理成本一直居高不下。針對于這種情況，同時人們對自來水質(zhì)量的要求也不斷提升，因此要求供水企業(yè)要全面提高自來水處理的技術(shù)水平，確保實現(xiàn)高質(zhì)量的自來水供給。

關(guān)鍵詞： 電氣自動化控制；水廠；主要內(nèi)容；應(yīng)用

當(dāng)前自來水普及面不斷擴(kuò)大，同時人們自身健康意識也不斷增強(qiáng)，這就對自來水質(zhì)量提出了更高的要求。在這種情況，自來水廠需要加快自身的創(chuàng)新步伐，充分的運用先進(jìn)的技術(shù)來對自來水進(jìn)行處理。電氣自動化控制系統(tǒng)在自來水廠中的應(yīng)用，有效的提高了自來水的質(zhì)量，對自來水廠工作效率的提高也起到了積極的作用。

1現(xiàn)代自來水廠自控系統(tǒng)的主要內(nèi)容

1.1當(dāng)前水廠采用自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)前水廠采用自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要以數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控控制系統(tǒng)、集散型控制系統(tǒng)為主，這其中SCADA系統(tǒng)存在組網(wǎng)范圍大及通訊方式靈活的特點，但其實時性低，無法實現(xiàn)大規(guī)模和復(fù)雜的控制。DCS系統(tǒng)由于采用的是分級分布式控制，其實現(xiàn)了真正的分散控制，具有較好的實時性，但利用軟件編輯的工作量較大，不僅開發(fā)周期較長，而且對開發(fā)和維護(hù)人員具有較高的要求。相較于前二種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，IPC+PLC系統(tǒng)可以實現(xiàn)分級分布控制和集中管理分散控制，同時PLC自身具有較高的可靠性，無論是組網(wǎng)、編程還是維護(hù)都更具便利性，開發(fā)周期不長，能夠靈活實現(xiàn)對系統(tǒng)的配置和調(diào)整，并與工業(yè)現(xiàn)場信號直接相連，更易于實現(xiàn)機(jī)電一體化。這也使當(dāng)前水廠自動控制系統(tǒng)中以IPC+PLC系統(tǒng)作為主要的結(jié)構(gòu)形式。

1.2水廠自控系統(tǒng)組成以及制水工藝流程

1.2.1水廠自控系統(tǒng)組成

自來水廠自控系統(tǒng)包括的控制單元較多，而且控制單元設(shè)備也相對集中，因此自控系統(tǒng)多會采用PLC+IPC的集散控制系統(tǒng)（DCS）模式。在針對于采用PLC+IPC系統(tǒng)的水廠自動化控制設(shè)計時，通常會采用多主站加多從站結(jié)構(gòu)的形式，以此來更好的滿足水廠自動化監(jiān)控和保護(hù)的要求。而且在水廠內(nèi)不同的位置都分布著控制點，因此宜采用就近控制原則，將不同的PLC站設(shè)置在設(shè)備集中區(qū)域內(nèi)，實現(xiàn)對該區(qū)域設(shè)備的有效監(jiān)控，并利用通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各PLC站之間的數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)對水廠的自動化控制。

1.2.2水廠制水工藝流程

由于各水廠自身的實際情況存在較大的差異，這也導(dǎo)致具體的工藝流程存在較大的不同，但基本的流程卻較為相似。如取水、藥劑制備與投加、混凝、來流沉淀、過波沉淀、送水等。即通過從江河和地表等處將水抽入到凈水廠，加入混凝劑及氯氣進(jìn)行混凝和消毒，排出反應(yīng)后沉淀的污泥，通過過濾沉淀去除懸浮雜質(zhì)，使水澄清，然后在離心泵作用下送入供水管網(wǎng)。

2電氣自動化控制系統(tǒng)及其水廠中的應(yīng)用情況

2.1進(jìn)水過程控制

水處理過程是一個復(fù)雜的凈水流程，從取水點到供水點，每個環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計，保證水生產(chǎn)過程的安全性和可控性。進(jìn)水系統(tǒng)作為水廠作業(yè)過程中的入口，首先要做好水處理過程中的進(jìn)水量控制。進(jìn)水量的控制主要是通過水泵系統(tǒng)進(jìn)行控制和調(diào)整，根據(jù)實際的生產(chǎn)需要，設(shè)計規(guī)劃水廠的水泵數(shù)量，并結(jié)合實際需求對水泵系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試。針對進(jìn)水后的水泵系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控及遠(yuǎn)程調(diào)控，以確保每個水泵系統(tǒng)都能按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水量的輸送工作。

2.2水凈化處理控制

水凈化處理是水廠作業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，對水質(zhì)的保障起到?jīng)Q定性的作用。水處理過程中，需要采用電氣自動化設(shè)備凈化過程進(jìn)行操作和監(jiān)控。一方面，在水質(zhì)沉淀與過濾過程中，電氣化自動控制系統(tǒng)可以對濾池的沖洗和反沖洗進(jìn)行控制。沖洗過程中，電氣化自動控制系統(tǒng)可以根據(jù)需求控制沖洗的時間和頻率以及沖洗的量，實現(xiàn)全智能化控制作業(yè)。通過沖洗和反沖洗可以凈化濾池，從而提高水的凈化質(zhì)量。另一方面，是消毒凈化，水凈化過程中通過加氯可以殺死水中的微生物，從而起到消毒滅菌的效果。消毒凈化過程中，可以利用電氣化自動系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的把控，使投氯的量和時間都能夠標(biāo)準(zhǔn)化、合理化執(zhí)行，保證水的質(zhì)量。

2.3水質(zhì)檢測控制

在水廠生產(chǎn)過程中，水質(zhì)檢測作為其中非常重要的一個環(huán)節(jié)，其會對人們的飲水質(zhì)量帶來直接的影響。因此可以在水質(zhì)檢測中引入電氣自動化控制系統(tǒng)，以此來實現(xiàn)水質(zhì)檢測的有效控制。在水質(zhì)檢測中，主要是檢測水中各種物質(zhì)的含量，水質(zhì)檢測作為水處理結(jié)果的重要體現(xiàn)，如果人為來進(jìn)行檢測時，需要通過反復(fù)實驗和調(diào)試，不僅會影響到水質(zhì)檢測的效率，同時不罕對水質(zhì)檢測的效果帶來較大的影響。通過利用電氣自動化設(shè)備來進(jìn)行水質(zhì)檢測，可以實現(xiàn)對水質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和全方位的檢測，同時還能夠針對具體的需求實現(xiàn)全過程控制和科學(xué)調(diào)整。有效的實現(xiàn)了檢測過程的科學(xué)性和有效性。

2.4送水過程控制

電氣自動化系統(tǒng)控制的科學(xué)應(yīng)用，主要是通過控制水量來控制送水過程，而水廠需要根據(jù)實際的使用需求，對送水量進(jìn)行全程控制和檢測。比如：某個小區(qū)的生活用水存在高峰時段和非高峰時段，高峰時段的用水量較大，如果檢測不到位，送水量不夠，往往會導(dǎo)致水壓不足，使得高層出現(xiàn)缺水的情況。電氣化自動控制系統(tǒng)可以提前設(shè)置不同時段的送水量，并對水壓進(jìn)行實時監(jiān)控，從而調(diào)整送水的量，以確保居民的用水需求。

2.5自動變頻控制技術(shù)

由于季節(jié)和時間段不同，用戶用水的需求也會存在較大的差異，即供水過程中存在明顯的用水高峰特征，這就要求供水系統(tǒng)給水壓力要隨著用戶用水需求量的變化而進(jìn)行調(diào)整?？梢岳秒姎庾詣踊夹g(shù)根據(jù)用水需求來對水泵機(jī)組進(jìn)行自動控制，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。在供水系統(tǒng)運用變頻調(diào)速技術(shù)，不僅可以保證供水的可靠性，而且能夠根據(jù)供水系統(tǒng)用水量的變化情況來自動對水泵工況進(jìn)行調(diào)整，確保水泵機(jī)組保持高效的區(qū)間運行，達(dá)到低能耗及高效率的目標(biāo)?？梢哉f變頻調(diào)速技術(shù)是一項具有較高科學(xué)性和可靠性的調(diào)節(jié)水泵運行工況的方式。另外，變頻器也可以實現(xiàn)變頻節(jié)能供水，其主要是依托于變頻調(diào)速技術(shù)通過改變頻率對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，作為一種調(diào)速裝置，不僅具有較高的可靠笥，而且易于操作和維護(hù)，具有較好的節(jié)電效果。利用變頻器，采用恒壓變理或是變壓變量的方式來實現(xiàn)變頻節(jié)能供水，恒壓變電供水系統(tǒng)主要是通過對變頻器轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整來保證供水壓力不變。變壓變壓供水系統(tǒng)則以用戶用水量變化來對變頻器轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，這種方式具有更好的節(jié)能效果。但這種方式受多種因素，因此在實際應(yīng)用中還較為少見。

3結(jié)束語：

將電氣自動化控制系統(tǒng)與自來水廠相結(jié)合，通過對自來水進(jìn)行自動化處理，不僅可以確保水質(zhì)的質(zhì)量，而且水廠運行效率和運行安全系數(shù)會大幅度提高，實現(xiàn)低能耗的目標(biāo)，全面提升自來水廠的處理能力，因此電氣自動化控制系統(tǒng)在自來水廠中的應(yīng)用具有極為廣闊的前景。

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