水廠工藝系統對自控系統可靠性的影響

【摘要】水廠生產系統是一個完整的生產系統，工藝系統是它最基本、必須的子系統同時也是自控系統的基礎，而且在很大程度上影響自控系統的可靠性。本文首先介紹了工藝系統對于自控系統可靠性的要求；然后淺析了水廠工藝系統的可靠性，確定出了可能對自控系統可靠性產生影響的流程環節。再次分析了自控系統的可靠性與功能定位

【關鍵詞】水廠；工藝系統；自控系統；可靠性

1 水廠工藝系統對于自控系統的可靠性的要求

水處理系統是一個完整的系統，主要包括工藝系統和自控系統兩個部分。自控系統通過傳感器（檢測儀表）來測定工藝系統的控制參數，再由PLC（控制器）對數據進行分析和比較，同時產生出影響操作變量的作用，根據既定程序的命令發出相應的指令，并由相應的執行機構來完成該指令，以此來達到影響工藝系統運行的目的。

水廠生產系統是一個由諸多子系統結合而成的完整、復雜的綜合體，作為它最基本的子系統，工藝系統對整個水廠生產系統的合理運行都有著很重要的作用，也為自控系統的運行提供基礎。就可靠性邏輯關系而言，水處理工藝系統是一個典型的串聯系統，如果工藝系統中的一個或幾個構筑物發生故障，也許不會引起整個系統發生故障，即出現斷水的情況，但是也許會引起給水設計功能水平某種程度的下降，與此同時，對自控系統實現自身的功能造成一定的影響。自控系統作為水處理系統的一個重要組成部分，關系到整個系統的運行和功能的實現，通常，水處理系統對自控系統都有較高的可靠性要求。因此，對工藝系統的可靠性做出分析，確定可能對自控系統產生影響的環節，對于研究和提高自控系統可靠性具有重要的意義。

2水廠工藝系統可靠性與自控系統可靠性

水廠工藝系統的可靠性對自控系統可靠性的實現有一定程度的制約和影響，因此，有必要先對其做具體分析。通常，水廠的工藝系統結構圖，如圖1；

由圖可看出，水廠工藝系統流程主要包括原水、靜態管式混合器、折板反應池、平流沉淀池、V型濾池和清水池幾個步驟，具體來說如下：

2.1原水，即等待處理的江水或者地下水，主要要求達到取水水源標準。雖然這一階段不需要高端的技術支持，但是原水的集中提升需要一套較完整的系統設施，能夠保證原水的集中及對其的有效控制。

2.2混合

在進行混合階段的過程中，需要加入某種藥物來達到去除肉眼可見物即濁度的處理效果。通常，混合裝置主要包括進水手動閥門、靜態管式混合器和出水手動閥門，經統計，其可靠度是：

R混合=R手閥×R管式混合器×R手閥=0.978×0.99×0.978=0.947

2.3折板反應池

每個反應池的前后都設置了手動閥門，經統計，該單元的可靠度是：

R反應池=R手閥×R折板反應池×R手閥=0.978×0.93×0.978=0.890

當2個反應池并聯運行時，即n=2：

R反應池2=1-（1- R反應池）=1-（1-0.890）=0.988

當4個反應池并聯運行時，即n=4：

R反應池4=1-（1- R反應池）=1-（1-0.890）=0.9998

當6個反應池并聯運行時，即n=6：

R反應池6=1-（1- R反應池）=1-（1-0.890）=1

2.4平流沉淀池

每個沉淀池的前后都設置了手動閥門，經統計，該單元的可靠度是：

R平流=R手閥×R沉淀池×R手閥=0.978×0.96×0.978=0.918

由計算反應池的原理可以得出，當n=2時，R平流2=0.993；當n=4時，R平流4=1

2.5 V型濾池

每個V型濾池前均設有氣動進水閘板閥門，后設清水蝶閥，故其可靠度是：

R濾池=R進水閥×R池×R排水閥=0.945×0.92×0.945=0.822

同樣的道理，可以得出：當n=2時，R濾池2=0.968；n=4時，R濾池4=0.999；n=6時，R濾池6=1

通過以上計算，整個水廠工藝系統的可靠度計算結果統計如下表1

通過分析可以發現，混合裝置是直接安裝在工藝管道上的，因此，不能通過備用的方法來提高它的可靠度，它也因此成為整個水廠工藝系統最薄弱的環節。只有將原水和藥劑迅速且均勻的混合，才能保證出水的水質。

3 水廠自控系統的可靠性與功能定位

3.1 集中管理與分散控制

這是水廠自控系統的重要功能，通過對全系統設備和運行的監視和控制，可以實現三級控制：就地手動控制，即能夠通過控制箱或者柜上的控制設備等對設備實現就地手動控制；中控室集中控制，即能夠在中心控制室對全站的生產過程及輸水管線進行相應的監測控制與數據處理，能通過自動或者遙控的方式對全站設備進行控制；分站PLC控制，即PLC通過執行自身的控制程序，可以對本站的I/O信號進行相應的處理。

3.2通信能力

通信能力是保證水廠自控系統可靠性和功能實現的必備條件。取水泵站PLC可以組成一個廣泛用于工業控制的100M以太網，以此來支持水廠工藝系統與自控系統運行的需要。輪詢的時間可根據實際情況的需要在監控界面上來設定，以實現所得數據的實施有效，從而保證整個水廠系統的快速穩定與可靠運行。

3.3 系統可擴展性與開發性

可擴展性和開放性是保證水廠自控系統功能實現的必要條件。水廠生產系統采用的硬件和軟件都應該符合國際標準的產品，例如，以微軟公司的WindowsNT、2000或者9X平臺為基礎的監控系統，以ODBC、DDE、ActiveX等為基礎和支持的各種規范協議。這些為過程控制系統和管理信息系統實現信息的交互、管理控制的一體化提供了可行性基礎和堅實的技術支持。

3.4豐富的畫面顯示功能

豐富的畫面顯示功能是自控系統逐步趨向完善的表現，它可以為自控系統的可靠性運行提供更精確、更全面的保證。通常，計算機操作站可以顯示的畫面包括管網監控圖、趨勢圖、設備操作畫面、泵房動態模擬圖和報警畫面圖等。通過對這些畫面的調用，可以更加全面地掌握整個水廠生產系統的運行情況，同時，也能夠對系統的各種設備進行相應的操作和控制。

3.5 報警與保護處理功能

自控系統的報警與保護處理功能能夠記錄設備與軟件在報警發生時的相關信息，例如，故障報警時間、故障標簽名稱等，并且可以對報警信息進行相應的管理。

3.6 報表功能

報表可分為日、月、季度和年度報表等。根據輸出的報表，可以對系統的整體運行情況和功能實現程度進行比較與觀察，從而提高與保證自控系統的可靠性運行。

3.7 遠程監控功能

由于時間、地點和實際情況等條件的限制，有時不能親自對系統進行操作與控制，因此，遠程監控功能成為自控系統的重要組成部分。

4 結語

通過上述分析，工藝系統可靠性對自控系統可靠性有著重要的影響，沉淀池兩池并聯、反應池和濾池四池并聯已經達到很高的可靠度。在工藝設計時，要據此對自控系統的可靠度進行綜合權衡和匹配，合理組合構筑物。

參考文獻

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