水廠自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改造研究

莊鈺坤

摘要：當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)水平逐年攀升，人類生活更是日新月異，人們對品質(zhì)生活的要求也變得十分嚴(yán)格。水是人類生活必不可少的寶貴資源和重要伙伴。隨著高品質(zhì)自來水需要的增多，作為水廠必須要對現(xiàn)有工藝進(jìn)行革新，優(yōu)化自動控制系統(tǒng)，促使其全面升級，以求盡快滿足當(dāng)今社會的迫切需求?；诖?，如何確保高效、低耗、潔凈的自來水供應(yīng)，是自來水行業(yè)亟待解決的問題。本文將針對水廠自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化方案展開進(jìn)一步研究，以便為今后的水廠供水提供參考。

關(guān)鍵詞：水廠供水;自動控制系統(tǒng);改造設(shè)計(jì)

引言：現(xiàn)如今，水廠已經(jīng)基本上實(shí)現(xiàn)了自動化，而大力推廣自動化的目標(biāo)就是為了保證供水的安全和高效，確保生產(chǎn)的可靠性以及科學(xué)性，可以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、低耗的理想供水狀態(tài)，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)社會效益的最大化。但是在自動化進(jìn)程中，設(shè)備故障問題也是時有發(fā)生的，想要確保水廠的運(yùn)行效率，就需要對自動化系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及智能化程度。

一、水廠自控系統(tǒng)的功能描述以及個人工作業(yè)績

水廠自控系統(tǒng)屬于一種較為先進(jìn)的控制系統(tǒng)，采用分布式集散原理，具體來說，就是由中控室進(jìn)行集中控制，中控室屬于上位管理級，協(xié)調(diào)各分控站進(jìn)行工作?，F(xiàn)場各種數(shù)據(jù)全部都需要由控制系統(tǒng)完成采集，并借助以太網(wǎng)傳送，最終實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視和統(tǒng)一管理。與此同時，中控室監(jiān)控系統(tǒng)也可以借助以太網(wǎng)來發(fā)布指令，傳送控制命令到測控終端，這樣就完成了單元的分散控制。如果監(jiān)控設(shè)備出現(xiàn)故障，也不會造成太大的影響，水廠依舊可以正常運(yùn)行，相關(guān)技術(shù)人員可以利用PLC站來監(jiān)控水廠的實(shí)際運(yùn)行情況。倘若PLC 站也出現(xiàn)了故障，此時可以通過“就地/遙控”的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)切換操作。如果是廠級數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)故障，PLC 站可獨(dú)立運(yùn)行并完成相應(yīng)的監(jiān)控任務(wù)，確保水廠的運(yùn)行效率不會受到影響。

本人從事水廠自動控制系統(tǒng)的維修、改造以及新增等工作，涉及到的內(nèi)容較多，包括有廠內(nèi)濾池系統(tǒng)、取送水泵站系統(tǒng)、次氯酸鈉投加系統(tǒng)、投礬系統(tǒng)、燒堿系統(tǒng)以及聚丙系統(tǒng)的自控方面的工作。主要成果如下：濾池系統(tǒng)排泥車網(wǎng)橋通訊創(chuàng)新，原本為無線電臺通訊，反應(yīng)緩慢，受環(huán)境影響大，信息反饋延遲，后升級改造為無線網(wǎng)橋通訊控制，控制及反饋信息傳輸效率及傳輸穩(wěn)定性大大提高。曾獲廠內(nèi)合理化建議二等獎;第五屆職工創(chuàng)新發(fā)明大賽優(yōu)秀“五小”獎。通過模擬量轉(zhuǎn)換模塊將4-20ma信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)接入交換機(jī)設(shè)備，通過軟件讀取模塊寄存器儲存的數(shù)據(jù)，最小成本地實(shí)現(xiàn)了中長距離模擬量信號的轉(zhuǎn)換，提高了傳輸速率和穩(wěn)定性，曾獲廠內(nèi)合理化建議三等獎。近期正優(yōu)化廠內(nèi)壓力爆漏報(bào)警程序，方向?yàn)楫?dāng)市政管道出現(xiàn)爆裂等情況時，可以將自動對我廠送水機(jī)組進(jìn)行減量操作，實(shí)現(xiàn)對市政管道以及居民用水的保障。

二、水廠自控系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

（一）PLC站新增功能

現(xiàn)場各PLC站在實(shí)際工作中發(fā)揮著重要功能，可以對所轄區(qū)域進(jìn)行連續(xù)不間斷的自動監(jiān)測，全面掌握儀表檢測參數(shù)，對具體的設(shè)備運(yùn)行狀況精準(zhǔn)把握，并利用中間繼電器對系統(tǒng)進(jìn)行開停操作以及流量變化控制等。借助工業(yè)總線和智能儀表通訊，完成對電氣參數(shù)信號的接收工作，電氣參數(shù)信號主要包括電流、有功電壓度等[1]。在實(shí)際工作中，PLC站都會配備彩色觸摸屏，可以通過觸摸屏了解到相關(guān)工藝流程以及 此時的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等，掌握工藝參數(shù)，這樣可以為生產(chǎn)管理提供基本保障，讓管理人員有所參考，對生產(chǎn)運(yùn)行情況準(zhǔn)確把握。

（二）取水泵站程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在自動控制系統(tǒng)中，取水泵站占據(jù)主要地位，含有多個水泵，通常情況下，可以采用自動或者是手動兩種形式完成操作。當(dāng)選擇手動時，無論是水泵的啟動還是停車，都需要由工作人員來進(jìn)行實(shí)時控制，確保取水泵站的運(yùn)行質(zhì)量，其他因素對其的影響比較小。當(dāng)選擇自動時，想要完成啟動與停車操作則需要根據(jù)采集到的液位來進(jìn)行控制，可以有效避免水位波動造成的影響，即使波動幅度較大，設(shè)備也可以正常運(yùn)行。取水泵站程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)如下圖1所示。

（三）加藥控制程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在水廠的自動化程序中，加藥控制程序主要是針對混凝劑而言的，在三種控制途徑中，需要注意加藥的時機(jī)，掌握配備混凝劑的關(guān)鍵技術(shù)和注意事項(xiàng)，并且合理控制閥門開啟。值得注意的是，加藥控制程序的實(shí)現(xiàn)需要參照藥液的位置變化來確保實(shí)際效果。

（四）送水泵站程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在實(shí)際工作中，為了確保水廠的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)水廠供水的節(jié)能與高效，對送水泵站程序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分必要的。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要保證出口壓力始終保持在恒定的狀態(tài)，因此要實(shí)現(xiàn)送水方式設(shè)計(jì)的優(yōu)化升級，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)送水形式，將其升級為恒壓供水，采用恒壓供水的設(shè)計(jì)原理可以進(jìn)一步提高送水泵站的效率與工作質(zhì)量。送水泵站程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)圖如下圖2所示。

從送水泵站程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)圖可以看出，在進(jìn)行相關(guān)操作時是以用戶的用水需求量作為基本參數(shù)，在此基礎(chǔ)上通過變頻器帶動水泵機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而起到穩(wěn)定管網(wǎng)壓力的作用。簡單地說，在系統(tǒng)正常運(yùn)行階段，如果用戶出現(xiàn)用水量增加的情況，用水頻率升高，可以滿足用戶的實(shí)際用水需求，可以通過增加水泵數(shù)量或者是提升水泵運(yùn)轉(zhuǎn)效率的途徑來適當(dāng)增加供水量，確保用戶的供水充足。當(dāng)用戶用水量呈現(xiàn)出遞減趨勢時，此時的用水頻率會降低，那么水泵也可以適當(dāng)減少轉(zhuǎn)速或者是數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對供水量的合理調(diào)節(jié)[2]。這樣做的目的，一是可以保證用戶的供水充足，二是可以做到低耗和環(huán)保，促使水廠經(jīng)濟(jì)效益的提升。在供水水泵正常運(yùn)行的同時，為了保證運(yùn)行效果，還需要對重要參數(shù)進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常的情況，需要采取有效的應(yīng)急措施加以防范或者是做報(bào)警處理，值得注意的是，此時一定要關(guān)閉出水閥。

（五）排泥控制程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)

除了上述幾種控制程序之外，排泥控制程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)也是十分必要的，在水廠的運(yùn)行階段，無論是反應(yīng)池還是沉淀池都需要采用一定的排水手段和添加排泥裝置，確保高品質(zhì)供水，保證水質(zhì)的潔凈與安全。排泥控制程序可以將污泥排到指定區(qū)域，每個水廠的排泥周期都不一樣，需要結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)狀和平時的經(jīng)驗(yàn)來確定。在排泥結(jié)束后，還需要配合使用污泥濃縮機(jī)以及先進(jìn)的污泥切割機(jī)，通過設(shè)備的使用可以完成對污泥的再處理，在處理污泥過程中回收的水資源會得到有效利用，再次參與凈水。另外，污泥也可以用作其他用途。

結(jié)論：綜上所述，從目前的情況看，自來水技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，處理的手段也十分多樣，再加上近幾年自動化程度的提升，促使供水行業(yè)得到了較快的發(fā)展。但是在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，依然會出現(xiàn)設(shè)備故障的問題，影響水廠的運(yùn)行效率。基于此，對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級是十分必要的。

參考文獻(xiàn)：

[1]范駿，鄧曉，任九天.揚(yáng)州第四水廠自動控制系統(tǒng)改造及優(yōu)化運(yùn)行[J].中國給水排水，2017，33（22）：98-101.

[2]陳星，鄭全興，朱彬.供水工程自動控制系統(tǒng)的安全性及可靠性研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（24）：285+292.