水廠設備自動化系統技術改造問題研究

【摘 要】水廠實現設備自動化，自控系統的廣泛使用，取得了良好的經濟效益和社會效益，已經成為水廠安全生產、優質供水的有力保障。但有些水廠自動化系統的功能并未充分發揮出來，有的系統甚至處于閑置狀態，對于這些水廠自動化中存在的問題，從目的、設計、設備和管理方面進行了探討。

【關鍵詞】水廠設備；自動化；技術改造；問題研究

現代化的水廠設備管理系統是一個智能化的綜合管理系統，能夠利用收集到的相關數據，分析整理成具有高附加值的信息，加上運用先進技術和方法是作業流程更有效，運行成本更低，競爭力更大。我國水廠自動化在20世紀80年代得到了較大規模的發展，特別是隨著外資的引入，大量國外先進的自動化控制技術與設備進入我國，建成了一批全引進的水廠，使我國水廠自動化進程大大加快，自動化水平也快速提高。但是由于歷史和現實的原因，我國水廠自動化的總體發展水平還不高，發展也不平衡。大中城市的水廠特別是發達地區的大型水廠，自動化程度很高，而小城市和城鎮的水廠特別是落后地區的小型水廠，自動化程度較低，甚至還是空白。

1 水廠設備自動化系統的主要功能

水廠設備自動化系統是水司生產調度管理系統的一個子系統，主要由水司調度中心、水廠監控中心、通信平臺、加壓泵組測控終端、配電設備監測終端組成。其基本功能如下：

1.1 水廠測控終端功能特點：

1.1.1 采集進廠流量、蓄水池水位、清水池水位、出廠壓力、出廠流量、出廠水質、安防報警等信息；可采集每臺泵的出水壓力、出水流量。

1.1.2 采集每臺加壓水泵啟停狀態、運行時間、工作電流、工作電壓、電能等電參數。

1.1.3 采集配電室設備的開關狀態、總電能等。

1.1.4 監視水廠大門、制水車間、泵房等重要區域的圖像。

1.1.5 支持加壓泵組控制柜手動控制、自動控制、遠程控泵組設備的啟停，控制模式可切換。

1.1.6 電流過大、水位過低、壓力過高、控制柜保護、配電故障、閑人進入狀況發生時，立即上報告警信息。

1.1.7 支持局域網有線通信，支持GPRS、短消息無線通信。

1.1.8 存儲、顯示、查詢水廠監測數據及工作參數。

1.1.9 支持就地、遠程測控設備維護。

1.2 水廠監控中心主要功能：

1.2.1 遠程監測所轄水源井的工作情況、安防情況，遠程控制所轄水源井水泵的啟停；

1.2.2 在線監測水廠內加壓泵組設備的工作情況，控制加壓泵組的啟停。

1.2.3 在線監測水廠內蓄水池水位、清水池水位；進廠原水流量；出廠清水流量和壓力。

1.2.4 在線監測出廠水的濁度、pH值、余氯等水質指標，錄入其它水質信息。

1.2.5 在線監測大門、制水車間等重要場所的圖像。

1.2.6 生成各種報表及數據曲線。

2 水廠自動化設計的方要模式及注意問題

可編程序控制器和計算機的應用，是水廠自動化的特征。現在國內多采用三種控制系統：SCADA、DCS、PLC+PC。其中PLC+PC控制器比較流行。利用該系統可實現集散控制，系統穩定性能好，開發、操作簡便。

采用PLC+PC系統的水廠自動化控制工藝設計一般采用下面的模式，能夠較好的滿足國內水廠自動化的監控、保護要求。

2.1 通訊主站

對于大中型水廠方站設置3臺監控電腦，1臺處理生產數據熱報表，2臺生產監控1用1備。生產監控電腦應配置故障報警打印功能，實時打印報警項目。主站應設置報警鈴，加強報警功能。根據實際需要，還可以在管理部門辦公室設置監控電腦，以便管理者及時了解生產情況。 通訊纜包括儀表信號通訊線走線應該避開強電設備，例如變壓器、高壓電纜，避免產生電磁干擾。.

2.2 投加站

由于投加站設備以投加自動化設備、儀表為主，所以該站PLC主要負責完成投加站投身數據采集工作。在投加站設計中，普遍存在一個問題，就是PLC沒有完全采集儀表及設備的輸出信號點。投加站包括兩大部分：投加自動化生產設備、原水水質儀表。 一般配置的生產的設備有：投氯、投氨設備，投凈水劑設備含(SCD)，漏氯、漏氨報警器，氯、氨瓶磅稱，凈水劑流量計等。水廠還配置了凈水劑攪拌設備、燒堿投加設備。對于生產數據，主要采集加氯機、加氨機的投加量，計量泵沖程、頻率，磅稱數值等，對于設備中的高、低真空調節閥等開關量的報警點的采集比較少。這些開關量報警信號能夠為設備維修提供明確的指導，有利于生產者管理維護設備。投加站可以設置一個原水儀表室，布景原水高濁度計、計、流量計、計，有的水廠還設置了氨氮計 。在實際運行中，投加站儀表傳感器的多種電化消化品的使用周期編制成相應的報警程序，及時提醒生產人員更換。

2.3 反應池、沉淀池站

水廠控制設備包括水池排泥閥、排泥機兩部分。對于水池排泥閥，可實現自動周期排泥、電腦遙控排泥兩種工作方式。設置排泥程序要考慮一個具體問題：由于水廠排污管或池限制了排污水量，要將濾池排污、排泥機排污與此處排污分開進行，并且要把該處排污閥分組排水，保證生產安全性。

2.4 濾池及反沖洗站

水廠主要完成濾水及協調風機房反沖兩項控制任務，一般將濾池工作狀態分為3種：停水、濾水、反沖。主要采集濾池水位、水頭損失信號、處理反沖排隊、最大工作周期設置等工作。在濾水狀態下，控制程序都是利用的控制功能實現恒水位濾水，設置遙控濾池排泥閥、濾閥開度操作，以處理突發生產問題。在停池狀態下，設置理行所有閥門遙控操作的程序，以方便檢修等生產工作。

參考文獻：

[1]王碩禾等中小型水廠自動化技術改造初探 《給水排水》1999年第12期

[2]梁里金 水廠投加系統自動控制研究 華南理工大學 2009年 碩士論文