淺談自動化系統在水廠中的作用

王 振（天津泰達水業有限公司凈水廠，天津 300457）

?

淺談自動化系統在水廠中的作用

王 振
（天津泰達水業有限公司凈水廠，天津 300457）

摘 要：當今社會是一個經濟飛速發展的年代，經濟的發展離不開科學技術的帶動和支撐。電氣自動化是工業現代化的重要標志和現代先進科學的核心力量，自動化技術可以幫助人們降低他們的工作量，提高檢測的準確度和信息傳輸的實時性，為生產提供進一步的科學技術保障，還能有效地避免安全事故的發生，保證生產設備的安全運行。電氣自動化在水廠的應用，我國電氣自動化開始發展于20世紀50年代初，它覆蓋的行業領域廣，適用性大，自動化技術可以降低員工的勞動強度，提高檢測的準確度和信息傳輸的實時性，為生產提供進一步的技術保障。隨著電氣自動化進入各個領域的同時，供水行業也加入到了電氣自動化的隊伍中去。

關鍵詞：自動化系統應用；安全；提高工作效率

自動化在我們生活的方方面面都起到很重要的作用，它也是我們經濟發展的重要幫手，以我工作的水廠為例，從取水泵房、加藥工段、濾站工段、送水泵房到中控室，隨處可以看到自動化設備的身影，正是有了它們使得以前繁瑣的工作變得簡單，有了它們使得我們遠離危險源，使能耗降低了。下面我們就來講講水廠各個工段中自動化是如何起作用的。

一、取水工段

取水工段的作用是將從江、河、湖、泊中來的水源通過水泵送到加藥工段進行加藥處理，在這里，變頻器就是最重要的自動化設備，變頻泵是由帶有變頻器的電機和水泵組成，通過我們對變頻器的設定可以控制水泵的輸出頻率，從而控制水泵的送水流量。在自動化水廠取水泵房中，使用變頻器的主要目的是降低電耗以及平滑調節取水流量。通過自動化控制系統的PLC或利用變頻器本身的PID調節，可以讓變頻器自動調速，保持調節池水位的穩定，并可以實現取水泵房的無人值守且高效、優質供水。

二、加藥工段

加藥工段是一個水廠的核心工段，這里也是水廠設備最多，工藝最為復雜的工段，這里有鐵鹽、鋁鹽、氯氣、硫酸、氫氧化鈉、臭氧……許許多多藥劑的投加都需要自動化設備來完成，通過自動化控制系統的PLC或利用變頻器本身的PID調節，計算出相應水量應該投加多少藥劑才能使得水質達標，而且耗費的電能最少。在這里自動化設備的出現幫助水廠的運行人員遠離了硫酸、強堿、氯氣、臭氧等有害身體健康的物質，大大保護了運行人員的身體健康。以氯氣的投加為例，氯氣的投加分為復合環投加和比例投加兩種，復合環投加實際就是一個反饋，根據出廠水的含氯量更改氯氣的投加量。比例投加，是根據水量的大小來控制氯氣的投加量。兩種控制方式根據不同的需求和工藝要求進行選擇使用。一旦氯氣泄露了，達到了設定的安全值的時候，吸收裝置會立即啟動并開啟聲光報警提示大家，直到空氣中氯氣含量再次回到安全范圍內吸收裝置會停止工作，聲光報警會自動復位。

三、濾站工段

濾站工段是由沉淀池和v型濾池組成的。沉淀池是應用沉淀作用去除水中懸浮物的一種構筑物。沉淀池在廢水處理中廣為使用。它的形式很多，按池內水流方向可分為平流式、豎流式和輻流式三種。考慮到顆粒沉淀過程中的絮凝因素，假設顆粒的沉速以等加速改變，并設起始沉速為零。結合考慮管內的流速分部，則斜管長度為：-d*tgθ，式中：a為顆粒沉速變化的加速度，即a=du/dt。上述三種方法，各有不足之處。沉淀池有一個吸泥車，它會每隔一段時間工作一次，它的作用就是將沉淀下來的污泥、藥渣等物質吸走，保持沉淀池能夠正常工作。有的水廠有一種脈沖沉淀池，它是通過真空風機定時工作將真空室中的空氣抽出，使得沉淀池的水位下降，然后真空破壞閥門會在設定好的時間打開讓空氣重新進來破壞真空，瞬間使水位上升，從而產生一個脈沖效果，這個脈沖效果會使原本留在沉淀池里的泥，變成漂浮的泥層，水在脈沖的作用快速穿過泥層，泥層起到截留的作用，沉淀池上方還有斜管再次截留，這樣使得水質會更好。

V型濾池是用于過濾的目的，有的用來去除水中的懸浮物，以獲得濁度更低的水；有的是用來去掉污泥中的水，以獲得含水量較低的污泥。每個濾池均裝有一個水位計和一個差壓計，用來檢測濾池的液位和濾池的阻塞情況。濾池有一個調節閥為無級可調比例的閥門（開啟度為0～100%），根據濾池的液位、阻塞值（即水頭損失值）、調節閥現有開度的反饋信號通過PLC系統自動調整閥門的開度，從而確保濾池恒水位過濾。當過濾一段時間之后，阻塞值變大，PLC系統會命令濾池進行反沖洗以清潔濾池，減小水頭損失，保證優質的出水。由于濾池調節閥所處的工作環境相對潮濕，所以調節閥采用氣動閥門。

四、送水工段

在自動化水廠送水泵房中，使用變頻器的主要目的是用來降低電耗以及平滑調節出廠水壓力。通過自控系統的PLC或利用變頻器本身的PID調節，可以讓變頻器自動調速、恒壓供水，實現送水泵房的無人值守，提高生產效率及安全性。

送水工段是將處理后的自來水通過水泵送到千家萬戶去，這里和取水工段很相似，但是除了保證供水量意外，還要保證出廠水的壓力一定要達標，一般情況下，送水工段的水泵至少由一臺變頻泵進行送水工作，這臺變頻泵根據出廠水的壓力調節頻率，一旦壓力不足它就會提高頻率，加大送水量，一旦這臺變頻泵滿負荷依然不能滿足設定出廠壓力，那么PLC根據情況會啟動另一臺水泵繼續加大輸出水量以滿足出廠壓力。一旦管網需水量下降，變頻器會根據需求降低頻率，從而減小水量輸出，當頻率降到一定值時，PLC會發出指令，停下一臺水泵來滿足需求。

五、中控室

水廠每個工段之間都有著密切的聯系，例如加藥工段會根據取水工段送來的水量的大小進行加藥量的調節；濾池PLC也會根據進水量的多少去選擇開啟幾個濾池。各個工段之間都會通過PLC之間進行交流，但是每個PLC只會管理自己本工段內的事情，而這個能夠整體掌控水廠各個工段的部門就是中控室。

每一個現代化的自來水廠都會有一個中控室，這里監控著各個工段的運行情況，在這里各個工段遇到的問題都會匯總上來，中控室里的運行人員會迅速發現問題并解決問題。一旦一個PLC系統出現問題就會報警，中控室通過網絡可以監控到這個工段的PLC系統，從而從整體上監控全局，并立即做出應對措施進行補救，使得水廠能夠連續的運轉下去。

六、污泥泵房

水廠的污泥泵房的作用就是將各個工段產生的污水進行沉淀以及回收，這里有兩個潷水器，還有很多的排泥閥，它們也是自動化系統的一部分，污水進入到污泥泵房的兩個大池子里，進行靜置沉淀，潷水器會根據池子液面的高度變化而上升或者下降來將池子表面的上層清水回收到調節池，等待進一步凈化。污泥泵房的排泥閥會根據時間的設定，每隔一段時間會對污泥泵房池底的污泥進行排空。

七、在線儀表

水質在線儀表對于水廠來說相當重要，在水廠的各個角落都能找到它，在取水工段有源水水質PH的儀表、源水濁度儀表、調節池高度和吸水井高度儀表，送水工段有出廠水的濁度、余氯儀表，出廠水壓力儀表和清水庫液位高度儀表，加藥和濾站的在線儀表就更多了，分的項目也就更細了，它們就像是一個個的小眼睛注視著水廠的每個角落，一旦出現問題就立即報警，然后相應的設備會迅速采取行動，直到問題解決才會停止報警。在線儀表對于自動化系統是很有用的，它們的精度也是很高的，由于水廠的在線儀表的數量很大，為了使他們能夠長期的正常的工作，我們有專門的運行人員對他進行定期的檢查和校對，有的在線儀表還需要及時換藥，清理管路，一旦發現在線儀表出現異常，應及時找到維修人員進行修理或更換。

結語

雖然現代化的水廠幫助人們解決了很多的問題，使得工段無人值守成為了可能，但是它還不能完全的取代值班的運行人員，因為自動化設備的故障率依然很高，它需要專業的人才去修理它，而且它的穩定性還需要進一步地提高，假報警的現象依然存在，自動化的程度的加強并不是說運行人員可以被取代，而是水廠運行人員的工作職責已經發生了變化，我們不再需要單純的水廠運行工了，隨著現代化設備的出現，水廠需要的更多的是掌握自動化專業技能的人才，以此來保證水廠的正常運轉。

自動化系統已經悄悄地進入我們的生活的各個領域，慢慢地在很多行業中替代了我們的勞動，自動化系統的出現促進了社會進步，讓我們感受到了科學技術的偉大，也讓很多人的工作性質發生了變化，從必須親自近距離做一件事，成為了可以遠程遙控做一件事情，這大大提高了我們的安全系數，為了使自動化系統能夠進一步地提高，我們需要越來越多的自動化人才加入到我們的行列中來。

參考文獻

［1］周艷惠.電氣自動化控制系統的設計［J］.中國新技術新產品，2010（2）.

［2］劉國智.論電氣自動化控制系統的設計思想［J］.中國新技術新產品，2011（11）.

［4］李向東.電氣自動化控制系統的應用及發展前景展望［J］.產業與科技論壇，2011（2）.

［5］石磊，李國棟.電氣自動化控制系統及設計［J］.黑龍江科技信息，2011（20）. ［6］馬德全.電氣自動化控制系統及設計探究［J］.華章，2011（24）.

中圖分類號：TU991

文獻標識碼：A