城鎮污水處理過程機械設備自動控制的研究

許寶慶 劉麗萍 岳春生

（1.哈爾濱藍山環境技術開發公司，黑龍江 哈爾濱 150000；2.黑龍江省建筑技術職業學院，黑龍江 哈爾濱 150000；3.中核核電運行管理有限公司，北京 100840）

1 概述

城鎮污水處理廠自動化系統大致由現場測量控制層、集中監視操作層、廠部生產管理層組成。現場測量控制層是污水廠自動化系統的基礎，其過程輸出信息是驅動執行機構運行或停止工作，從而自動控制進水泵房、配電中心、鼓風機房、出水泵房、脫水車間等工段。其控制過程為，控制器（調節器）將檢測元件或變送器送來的信號進行比較、計算出控制信號，再傳送給過程機械設備執行器改變操縱變量。而其過程機械設備本身的機電一體化技術現狀相對滯后，甚至制約了城鎮污水處理工藝的創新與新工藝的實施。因此，研究該過程機械設備產品本身自動控制存在的問題和解決途徑，是機械設備設計制。

2 城鎮污水處理過程機械設備的質量管理體系屬性

城鎮污水處理為實現工藝過程、目的配置的機械設備，均為過程設備。ISO9001：2008標準“6.3基礎設施”規定“組織應確定、提供并維護為達到符合產品要求所需的基礎設施。適用時，基礎設施包括：過程設備（包括硬件和軟件）”。城鎮污水處理過程工藝機械設備一是被定性為生產基礎設施；二是定性為自動化控制的基礎設施；三是“包括硬件和軟件”即強調了設備的自動化控制。

3 城鎮污水處理過程機械設備自動控制的現狀和問題

3.1 我國新建的污水處理廠大部分設置了自動化控制系統，但尚處在實踐摸索階段，與國外相比存在較大差距；老污水處理廠的自動控制技術改造升級，更是參差不齊。

3.2 城鎮污水處理過程機械設備執行器的研發現狀落后于控制系統的要求。執行器由執行機構和調節機構組成，執行機構將控制器輸出的信號轉換成相應的驅動動作，調節機構則在該驅動動作下直接改變操縱變量。因為自動過程控制的測量元件及變送器、調節器這兩部分裝置在其它很多工業領域應用廣泛，獨立安裝工作環境好，所以技術研發先進，產品豐富；而自動過程控制的執行器裝置必須安裝在污水處理工藝過程現場的機械設備上，很多機械設備本身就是執行器，工作環境差，專業性強。有的自動化控制系統試運行后得不到正常使用維護，甚至癱瘓廢棄，污水處理生產過程緩慢，仍有人工手動控制保證。由于以上原因，導致執行器研發動力和力量相對不足，技術現狀相對滯后。突出體現在產品的互換性和配套中間產品的缺乏，比較先進的產品又不易配套。當污水處理工藝創新需要自動控制技術改造升級實現工藝過程、目標時，往往因此不易實現。

3.3 產品多樣化帶來的問題。國內污水處理機械設備生產家眾多，魚龍混雜，非標設備的不規范、標準設備的標準不完善、國內與國外標準的不接軌使同類產品規格不統一、配套產品不通用、技術性能差距大。

4 城鎮污水處理過程機械設備自動控制問題的解決途徑

4.1 跟蹤城鎮污水處理工藝的創新和新工藝新技術的應用，同步設計制造機械設備，滿足污水處理工藝過程對過程機械設備自動控制的要求；并以此引領城鎮污水處理過程機械設備研發方向。

4.2 制定產品專業自動化控制標準。應先制定行業專業推薦性標準，在此實施基礎上，經過實踐檢驗、修改發布為強制性標準。由于利益沖突和生產企業現狀，近期很難制定這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。標準應包括：（1）與國際標準接軌；（2）污水處理機械設備設計、制造與產品的模塊化；（3）污水處理機械設備調節機構與執行機構的配套及產品；（4）污水處理機械設備產品機電一體化的特殊要求。

4.3 設計制造污水處理機械設備模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程，這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要，如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。污水處理工藝對機械設備自動控制的選用更加寬泛，可以像積木一樣組合符合工藝要求的機械設備及其自動控制系統。

4.4 執行器中間產品的研發執行器由執行機構和調節機構組成，執行機構實質是伺服傳動技術，包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。執行機構設計標準與質量必須保證控制過程和目標的實現。執行器低端產品技術性能和可靠性低；高端產品則配套、互換性差，造價過高，研發中間產品凸顯迫切和重要。

結語

城鎮污水處理工藝自動化要求促進了其過程機械設備自動控制技術的提升；過程機械設備的自動化控制技術提升又為污水處理工藝的創新提供了設備技術支持。城鎮污水處理機械設備機電一體化向著更加智能化、網絡化方向發展，并非機械設備設計制造業可以獨立完成的艱巨而又復雜的任務，還有很長的路要走。

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[2]工業自動化與標準化-在2001年7月17日第三屆全國工業過程測量和控制標準化技術委員會CSBTS/TC124成立大會上的技術報告 [R].儀器儀表標準化與計量，2001（4）.

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