自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應(yīng)用

胡貴林

（孟連縣自來水廠，云南 普洱 665899）

1 水廠節(jié)能降耗的現(xiàn)狀

電能損耗，水泵機(jī)組在我國的水廠中被廣泛應(yīng)用，而在水廠運(yùn)行過程中，能源消耗受多種因素影響。經(jīng)調(diào)查顯示，在水廠眾多能源消耗中，泵的能源消耗占比80%。因?yàn)樗畯S的技術(shù)、設(shè)備和管理水平較差，使水廠水泵機(jī)組的效率降低，加大能源消耗，造成浪費(fèi)。隨著供水量的逐漸增多，水廠對供水管網(wǎng)做出了相應(yīng)的改造，但是沒有對水泵機(jī)組進(jìn)行改造，導(dǎo)致一些水廠降低給水揚(yáng)程，增大電能損耗。除此之外，我國水廠在設(shè)計(jì)上仍存在一定的問題，清水池的有效容積較小，使清水池的電能損耗嚴(yán)重。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)清水池時只考慮容量，忽略了提高清水池內(nèi)的水位，造成電能損耗嚴(yán)重。

2 凈水工藝高程確定

2.1 廠內(nèi)二次提升

廠內(nèi)二次提升即在常規(guī)處理工藝后設(shè)置中間提升泵房，常規(guī)處理工藝出水經(jīng)中間泵房提升后進(jìn)入臭氧接觸池、活性炭濾池。按照清水池最高水位5.2m計(jì)算，預(yù)臭氧接觸池進(jìn)水水位標(biāo)高為10.6m，水頭損失為5.4m，一般常規(guī)工藝水頭損失為3.5m，因此無法滿足深度處理工藝水頭損失，需增加提升泵房。沉淀池為非疊合池，需另行擇址建設(shè)排泥水調(diào)節(jié)池、反沖洗廢水調(diào)節(jié)池、回用水池、濃縮池、預(yù)濃縮池。受用地條件限制，濃縮池、預(yù)濃縮池均采用內(nèi)置不銹鋼斜板的重力高效式，回用水池疊合于臭氧制備車間下，排泥水調(diào)節(jié)池疊合于濃縮池下，反沖洗廢水池疊合于預(yù)濃縮池下。平衡池疊合于脫水機(jī)房下。

2.2 疊合沉淀池

此方案即將進(jìn)水原水水頭提高，全廠凈水設(shè)施采用重力流，沉淀池架空設(shè)計(jì)。進(jìn)廠原水水頭提高至14.70m。沉淀池抬高后，砂濾池出水重力進(jìn)入臭氧接觸池、活性炭濾池。沉淀池下方設(shè)置排泥水調(diào)節(jié)池、反沖廢水調(diào)節(jié)池、重力傳統(tǒng)式濃縮池、預(yù)濃縮池、回用水池、倉庫等構(gòu)筑物，下部空間得到充分利用。

3 水廠節(jié)能降耗措施，水泵節(jié)能優(yōu)化技術(shù)

3.1 使用新型技術(shù)

機(jī)泵在運(yùn)行過程中易受氣蝕、空蝕等因素影響，導(dǎo)致運(yùn)行效率降低，因此，防止空氣等因素對水泵進(jìn)行侵蝕，就要選擇使用新型的密封技術(shù)和噴涂材料，對葉輪的表面進(jìn)行噴涂，使葉輪表面形成光滑層，減少因摩擦阻力對水泵的影響，減少能源消耗。另外，使用新型密封技術(shù)可以防止軸套被磨損，從而降低機(jī)泵能源損耗。

3.2 使用變頻調(diào)速系統(tǒng)

水廠可以對變頻恒壓變量進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變給水系統(tǒng)的給水壓力，降低其計(jì)算精度。隨著水泵控制系統(tǒng)的快速發(fā)展，使變頻調(diào)速的作用充分發(fā)揮。目前，我國水廠根據(jù)外界條件、工藝變化使變頻器頻率值發(fā)生改變，也就是說在開環(huán)狀態(tài)下使用變頻調(diào)速技術(shù)，可以有較好的調(diào)速效果。水泵控制系統(tǒng)主要由四個部分組成，如調(diào)節(jié)器、控制對象、壓力測量變送器、變頻調(diào)速器等。水泵控制系統(tǒng)主要利用壓力測量變送器來測量水管出口的壓力，將其轉(zhuǎn)化成和它對應(yīng)的15mA電信號；對比調(diào)節(jié)器和工藝需要的指標(biāo)，所得的偏差值要按照計(jì)劃調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，使獲得的調(diào)節(jié)信號傳到變頻調(diào)速器，將變頻器輸入是380.0V/50.0Hz交流電轉(zhuǎn)化成輸出是0.0-380.0V/0.0-400.0Hz地連續(xù)頻率交流電及可調(diào)節(jié)的電壓，對給水泵的電機(jī)供應(yīng)。在水泵電機(jī)安裝變頻調(diào)速，可以具有較好的節(jié)能效果，與未安裝前相比更加節(jié)能降耗，并且使用變調(diào)技術(shù)不僅可以減少噪聲，改善工作環(huán)境，還可以提高經(jīng)濟(jì)效益，有較好的節(jié)能降耗效果。

4 自動化控制系統(tǒng)在節(jié)能降耗中的應(yīng)用

4.1 在取水環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

在取水泵站中應(yīng)用自動化控制技術(shù)可以通過改變?nèi)∷妙l率，自來水廠傳統(tǒng)的取水泵變頻調(diào)節(jié)需要技術(shù)人員根據(jù)水樣數(shù)據(jù)采集結(jié)果對清水池水位進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整過程不僅需要耗費(fèi)大量電力進(jìn)行開關(guān)閘調(diào)節(jié)，同時每次調(diào)整水位的時間較長造成自來水廠供水工作無法高效開展。而利用自動化控制設(shè)備，通過PLC對取水變頻泵的頻率區(qū)間范圍進(jìn)行記錄，使取水泵工作一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而避免了對清水池的水位調(diào)控。在自來水廠中還存在著大量類似的裝置，需要通過引入自動化技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)更加高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.2 加氯系統(tǒng)的應(yīng)用

在自來水廠制水工藝中，加氯過程就是對自來水進(jìn)行消毒，目的是殺死其中的微生物和細(xì)菌，但加氯過多則會使得自來水無法正常投入使用，需要經(jīng)過多次自凈和沉降處理才能正常供應(yīng)，氯的控制是制水工藝的重要內(nèi)容。而在加氯系統(tǒng)的應(yīng)用下能夠有效改變傳統(tǒng)的人工調(diào)控方式，根據(jù)自來水廠水流量比例來控制氯氣的添加比例，同時還可以根據(jù)動態(tài)的水量變化進(jìn)行自動化加氯設(shè)計(jì)，并通過傳感器對水中余氧值和氯氣的檢測來控制加氧機(jī)充氧，將水中的氯元素控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，加氯系統(tǒng)的引入使得自來水廠供水安全性得到了巨大的提升。對加氯系統(tǒng)中自動化技術(shù)的應(yīng)用，將改變自來水廠傳統(tǒng)的凈水消毒方式，極大地降低制水工藝水沉降過濾過程中的能源消耗。

5 結(jié)語

綜上所述，自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應(yīng)用是響應(yīng)國家低碳節(jié)能號召，實(shí)現(xiàn)制水生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要方式，自動化控制技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)晶，通過對自動化控制技術(shù)的引入將實(shí)現(xiàn)自來水廠更加高效、更低能耗的生產(chǎn)，同時高度智能化的自動控制設(shè)備還將代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工，減少自來水廠的人力資源成本投入。