關于水廠供水系統自動化控制的分析

摘 要：水是人類賴以生存的生命之源，人們的日常生活與生產工作都離不開水，水質與安全對人類的健康具有重要的影響。當前，生活生產用水大多直接來自水廠，而水廠本身就是一個復雜的、綜合的系統，為了提升生產效率，水廠要有一套較為完善的自動化控制系統。而從我國的目前情況來看，大部分水廠在自動化控制上仍然有許多的缺陷與不足，鑒于這種情況，文章將對此問題進行分析。

關鍵詞：水廠；供水系統；自動化控制；供水技術

1 概述

水是生命之源，水質及水的安全性對人類健康具有重要作用。所以，水廠供水是否可靠、安全，是否方便、廉價直接關乎經濟的發展與人們生活水平的提升。從目前的情況來看，我國的供水系統普遍存在供水效率差、生產成本高、自動化水平低的問題，這些問題的存在難免限制了水廠供水的質量與安全，難以滿足經濟發展及人民生活的需要。所以，對水廠供水系統的自動化控制分析就顯得極為重要。

2 水廠供水系統的發展方向

改革開放為我國引進國外先進技術與外資提供了政策上的保障，進入1980年后，我國就擁有了一大批利用外資興建起來的大型水廠。而隨著城市化程度的提高，城市居民對于供水的要求也越來越高，其中增加供給水量成為廣大市民的呼聲。

為了滿足經濟發展與人們生活的需求，水廠的自動化控制供水系統逐漸為相關部門所重視。水廠自動化控制的供水系統較傳統的人工操作，在供水效率上有著非常可觀的優勢，并且極大地降低了水廠的生產成本，增加了企業的利潤，同時在節約水資源方面還具有獨特的作用。而當前電子計算機技術、網絡通信技術與自動化控制技術不斷發展，為水廠實現供水系統的自動化控制提供了技術層面的支持和保障。

3 水廠供水系統中存在的問題

3.1 供水能力不足

供水能力不足有著自然原因及人為原因。就自然原因來看，隨著全球變暖的不斷加劇，近幾年的降水量呈現不斷減少的趨勢，這就使得水廠在采水上出現困難。就人為原因而言，隨著工業化、城市化速度加快，人們用水量隨之大幅增加，用水地區的范圍不斷擴大，這就導致我國普遍的供水能力遠遠落后于用水需求。供水一旦不足，將會對人民的日常生活和經濟的發展造成巨大的制約，所以我們說，供水能力不足已經成為水廠所面臨的最大問題。

3.2 供水安全性差

水源地的選址是制約水廠發展的重要因素，而我國大部分水廠在選址問題上有著多方面的考慮：不僅要適應城市的進一步發展，還要考慮生態因素與政治因素，這些因素使得水廠在選址上較為困難。同時，由于管理力度不足，許多工廠在廢水的排放上十分隨意，廢水往往不經過任何的處理措施就直接排放到河流湖泊之中，對水資源造成各種各樣的污染，而水廠一旦選址就難以變更，水源的污染會對水廠的供水安全造成嚴重威脅。

3.3 供水可靠性差

水廠供水可靠性差在城鎮和鄉村都有表現。在城鎮之中，供水網絡始建年代早，供水管道老化，使得供水管道破裂的問題時有發生。而在廣大的鄉村，供水網絡所使用的管道管徑普遍偏小，這使得鄉村之中的水壓不足，居民在取水時出現困難。

3.4 供水成本高、利潤過低

供水成本過高、經濟利潤低下，成為制約我國水廠發展的最大問題。造成水廠供水成本過高、利潤低的原因有多種：首先，源于我國的特殊國情，水一直作為公共產品而無法進行市場化的定價，這就使得水價偏低。再者，水廠的供水過程包括從水源地取水到水廠設備凈水再到終端供水，這其中許多環節都需要繳納增值稅，稅款的支出無疑增加了水廠的供水成本。最后，水廠供水入戶的成本過高，不僅要鋪設大量的終端供應設備，也需要大量的人員進行維護，這無形中增加了水廠的支出，從而導致供水成本提高。

4 水廠供水系統改良措施

4.1 提升水廠自動化系統的可靠性

水廠供水系統是極其復雜的，單靠人力難以保證其質量安全的可靠性，這時，自動化系統就顯得尤為重要。由計算機監控的日常供水系統，可以保障水廠在供水時對水量和水質的監控和調度，從而提高可靠性和穩定性，從而達到城市節能減排的目的。

4.2 應用智能優化技術

在面對水資源缺乏、污染嚴重的問題之時，自來水廠如何不斷增加城市供水量，提升供水的水質，不斷擴大城市的供水服務區，滿足人民群眾對供水量和水質安全性的要求，是城市化對自來水廠的最大挑戰。所以，自來水廠需要采用先進的優化技術，切實提高供水系統的可操控性和供水的質量。

4.3 整合控制系統

整合控制系統的意義在于，其可以有效地降低自來水廠的成產成本，提升管理能力，從而增加企業的利潤。要整合控制系統，需要對自來水廠的信息進行全面的整理，信息資源的共享，這樣可以使自來水廠的生產保持一種統一協調的狀態。

4.4 水廠取水的優化

水廠取水的優化，是通過優化取水泵房控制系統實現的。從實際情況來看，未進行優化工作之前的取水泵房汲取的原料水需要流經大型的沉淀池和過濾池，這其中，水泵的工作頻率需要由水池的水位高低進行控制。水泵頻率由水位高低進行控制，會產生控制滯后的弊端，因而其控制效果并不是十分理想。而我們所要進行的優化取水泵房控制系統，是通過串級控制系統的幫助來實現清水池水位的控制，相較傳統而言，串級控制系統可以顯著提升控制的靈敏度，并且可以使沉淀池的排泥沖沙能力和過濾池的過濾能力進一步增強，可謂是一舉多得。

4.5 投礬控制的優化設計

從實際來看，傳統的投礬控制模式只是對原料水流入量和投礬液后原料水的游動電流值進行了設計和考慮，但是這其中會產生一些其他的擾動因素，這對供水系統產生了干擾。并且，傳統的投礬控制并不能有效解決供水系統對原料水渾濁程度的控制。為了改變這種狀況，水廠需要對傳統的投礬控制模式進行優化設計，在原有的“前饋-反饋”控制模型的基礎上增加多因子的控制，實現對投礬系統的優化。

4.6 供水的優化設計

從我國的目前情況來看，大部分水廠采用的供水模式是恒定壓力供水。一般而言，恒定壓力供水模式基本采用的是工頻定速泵，水泵之間采取并聯的方式運行。通過實踐工作人員發現，工頻定速泵雖然預設值較高，但水泵的運行頻率卻無法達到人們預期的理想值，處于低頻率運行的狀態，這就暴露出水泵供水效率較差的問題。提升水泵供水效率需要水廠對供水進行優化設計，通過研究發現，如果將工頻定速泵更換為全變頻泵，將原來的單變頻工作模式改為全變頻模式，將有效提升水泵的工作效率，并使得其效率接近理想的峰值。雖然更換全變頻泵的前期投資較大，但其工作效率極高，并且可以有效地節約電力，所以從長期來看仍然是最佳的方案。我們相信，隨著科學技術的不斷發展，這種方案必定能夠在全國大范圍內實現普及。

5 結束語

受歷史和現實因素的多方面影響，我國的供水行業發展緩慢，技術水平相對較低，這就導致我國的大部分水廠受到了供水成本高、效益差的限制。而我國不斷發展的經濟和日益提升的人口壓力，對水廠的供水水質和水量都提出了更高的要求。總之，水廠的發展必須要朝著自動化控制方向而努力。

參考文獻

[1]蔣益祥.談水廠自動化控制系統的功能設計與管理[J].城鎮供水，2000（1）.

[2]陳立水.廠自動化控制與儀表系統的技術分析[J].科技資訊，2015（6）.

[3]于建中.水廠自動化控制系統的探析[J].民營科技，2011（4）.

[4]張連忠.淺論水廠自動化控制系[J].中國石油和化工標準與質量，2012（8）.

[5]文黎萍.水廠供水自動控制系統及設計[J].石河子科技，2005（3）.