自動(dòng)化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應(yīng)用

趙再能+楊文青+汪梅

摘要：為了能夠提高自來水廠在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，就必須要提高其工作效率，而運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以降低自來水廠能耗問題，對(duì)提高效率有著重要的積極意義。本文將針對(duì)自來水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)展開分析，找出其中存在的問題，并提出解決措施來促進(jìn)自來水廠節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制系統(tǒng) 自來水廠 節(jié)能降耗

1.自動(dòng)化控制系統(tǒng)概述

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是指在沒有人直接參與的情況下讓生產(chǎn)過程或者是其他的過程按照預(yù)想或者是預(yù)定的程序進(jìn)行的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的主要手段就是自動(dòng)控制系統(tǒng)。自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由三大系統(tǒng)組成，包括數(shù)據(jù)采集、集散型控制系統(tǒng)還有監(jiān)控控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)由PC端和邏輯控制器共同組成。監(jiān)控控制系統(tǒng)主要通過輸出量和期望值之間的偏差進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，集散控制是由執(zhí)行結(jié)構(gòu)、檢測(cè)元件還有被控對(duì)象這些組成，一般應(yīng)用在機(jī)械工程領(lǐng)域。自動(dòng)化控制系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展逐步應(yīng)用到了我們生活中，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，應(yīng)用價(jià)值不斷上升。該技術(shù)主要應(yīng)用在工業(yè)方面，包括化工冶金這些，同時(shí)也應(yīng)用在了軍事技術(shù)方面，在航天航空以及導(dǎo)航系統(tǒng)方面，它的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，逐步應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中，涉及到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、還有醫(yī)學(xué)等各個(gè)方面。它可以大幅度的提高生產(chǎn)效率，使產(chǎn)業(yè)管理更加規(guī)范，同時(shí)還可以將信息統(tǒng)計(jì)到一個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)信息共享，促進(jìn)資源的優(yōu)化配置。

2.我國自來水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展歷程

水是人類生存與發(fā)展的必要條件，是人類賴以生存的基本資源。但是目前由于人們對(duì)水資源開發(fā)不當(dāng)，浪費(fèi)嚴(yán)重這些問題都造成了水資源短缺，尤其是目前城市供水問題更加嚴(yán)峻。自來水之間的競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈。我國自來水廠通過應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，使得自來水廠的供水率大幅度增加。我國自來水的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：分散控制階段、綜合自動(dòng)化階段和綜合自動(dòng)化控制階段。分散控制階段時(shí)水廠各個(gè)程序分別進(jìn)行自動(dòng)控制，水廠各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立不相關(guān)，獨(dú)立工作。在綜合自動(dòng)化階段，整個(gè)水廠作為一個(gè)整體來進(jìn)行自動(dòng)化控制，但是里面的各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)也能獨(dú)立進(jìn)行工作。在綜合自動(dòng)化控制階段，一個(gè)區(qū)域作為了自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的一個(gè)整體，整個(gè)城市的自來水廠都能實(shí)現(xiàn)信息共享，使得城市供水系統(tǒng)更加清晰明確，實(shí)現(xiàn)一個(gè)地區(qū)的供水系統(tǒng)的自動(dòng)化。

3.當(dāng)前水廠節(jié)能降耗存在的問題

3.1水廠電能損耗嚴(yán)重

目前在自來水廠中，主要采用的設(shè)備是水泵機(jī)組。在水的生產(chǎn)過程以及供水過程當(dāng)中，水泵機(jī)組消耗大量電能。但是我國水泵機(jī)組由于資金和技術(shù)問題的制約，造成技術(shù)低下，管理不完善，造成水泵機(jī)組效率較低能耗偏大，經(jīng)濟(jì)效益低下。隨著我國城市的不斷發(fā)展，供水量需求不斷增大，但是水泵機(jī)組的技術(shù)水平?jīng)]有提高，效率偏低，造成大量的電能損耗。同時(shí)我國自來水廠的許多水泵機(jī)組，都是很多年前建造的，并不能適應(yīng)當(dāng)前的供水情況，水泵機(jī)組的選擇也不合適。另外由于我國尚未建立起來完善的儀表控制和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在水處理過程當(dāng)中由于加藥還有排泥處理技術(shù)不完善，造成電能損耗嚴(yán)重。水廠的清水池的電能損耗也較為嚴(yán)重，主要是由于在建造清水池過程當(dāng)中，很少考慮通過抬高清水池內(nèi)水位來節(jié)能，只是單純的考慮容量，所以造成很多清水池有效容積不夠，因此造成了耗能嚴(yán)重。

3.2水廠藥耗較高

水中加藥的劑量國家并沒有嚴(yán)格的規(guī)定，自來水處理中，由于技術(shù)人員水平素質(zhì)較低，并不能根據(jù)水量來推算出合適的加藥量，水廠的運(yùn)行人員需要用很長(zhǎng)的時(shí)間才能計(jì)算出合適的加藥量。工作人員為了保證水的質(zhì)量，一般都會(huì)增加藥量，這樣就增加了藥的耗用量。我國的自來水消毒系統(tǒng)還沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，主要是依靠工作人員，這樣就造成了藥量的不穩(wěn)定性以及是工作人員容易增大劑量。同時(shí)我國自來水廠，采用的主要是液氯消毒，但是清水池體積一般較大，并且與外界的接觸面積廣，而氯氣很非常容易揮發(fā)，這樣也造成了大量的藥物消耗。我國政府一定要出臺(tái)相關(guān)的藥劑添加規(guī)定，同時(shí)一定要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，盡量減少人工操作出現(xiàn)的不規(guī)范性以及隨意性。

4.現(xiàn)代自來水自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

4.1PLC水廠自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用

PLC是一種可編程邏輯控制器，可以開展編程工作，它是一種具有微處理的數(shù)字電子設(shè)備，是自動(dòng)化控制中的邏輯控制器，通過規(guī)范化的運(yùn)動(dòng)控制接口和標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)動(dòng)控制編程規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制的兼容性以及標(biāo)準(zhǔn)化。PLC有六大功能模塊，包括擴(kuò)展功能塊、協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制塊、液壓擴(kuò)展功能塊、運(yùn)動(dòng)控制功能塊、回零過程控制塊還有用戶指導(dǎo)這六大功能塊。因?yàn)樽詠硭纳a(chǎn)具有連續(xù)性和不可替代性，并且生產(chǎn)過程中各個(gè)程序中的生產(chǎn)技術(shù)不同，設(shè)備分散以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為了能夠讓自動(dòng)控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠和高速的運(yùn)行，應(yīng)該將原有系統(tǒng)更改為增強(qiáng)型處理器，這種處理器支持結(jié)構(gòu)化文本和順序流程控制編程方法，可以進(jìn)行高速處理。生產(chǎn)工藝在系統(tǒng)當(dāng)中要求的全部參數(shù)都可以用PLC進(jìn)行采集控制，這樣可以大幅度提高系統(tǒng)地可靠性。同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)也可以顯示工藝流程圖，可以監(jiān)控整個(gè)自來水廠的各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)還有系統(tǒng)狀態(tài)。出現(xiàn)問題可以進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)還可以分析系統(tǒng)狀態(tài)記錄，以往自來水信息以及報(bào)表打印，自動(dòng)化系統(tǒng)在一定程度上可以代替人工，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)自來水廠的無人值守。這在一定程度上降低了生產(chǎn)的人力成本，同時(shí)也避免了因信息不充分而造成的盲目供水問題，供水能夠符合實(shí)際情況來調(diào)節(jié)，增強(qiáng)供水的科學(xué)性以及針對(duì)性。

4.2控制和管理系統(tǒng)

管理和控制系統(tǒng)地不斷完善，逐步實(shí)現(xiàn)一體化，可以完整的建立起一個(gè)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制與監(jiān)督機(jī)制。自來水廠通過對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使水廠控制管理信息化趨勢(shì)愈發(fā)明顯，眾所周知，在自來水廠中對(duì)于水的管理工作相當(dāng)重要，因此就要把自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于中，充分滿足現(xiàn)代自來水廠的實(shí)際需求。可以將自來水廠供水情況與水廠的管理信息相結(jié)合，將水廠控制和企業(yè)的綜合管理結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)管理。水廠只有形成完整的信息系統(tǒng)，才能夠及時(shí)的了解供水情況，不僅能夠提高水廠的供水效率，而且能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)的信息資源共享。控制和管理系統(tǒng)的工作原理，主要是將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫當(dāng)中，并與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，對(duì)傳輸上來的數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析，然后選擇合適的方法解決檢測(cè)當(dāng)中的問題。在生產(chǎn)實(shí)際過程當(dāng)中，由于不同季節(jié)不同時(shí)期，用戶對(duì)用水需求都有很大的差別，用水量也有高峰期以及低峰期，從取水到送水的各個(gè)環(huán)節(jié)都存在水量波動(dòng)較大的問題。自來水廠會(huì)根據(jù)實(shí)際用水量，會(huì)對(duì)水廠的供水量作出相應(yīng)調(diào)整。所以就要有強(qiáng)大的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及高速運(yùn)算的分析系統(tǒng)來對(duì)實(shí)際供水量做出分析，可以減少不必要的浪費(fèi)。可以改變水泵機(jī)組的頻率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，他能夠有效的節(jié)約用電量，并且減少由于水量變化引起的供水需求不穩(wěn)定。這樣可以使調(diào)節(jié)機(jī)組高效率運(yùn)作，并且降低損耗，降低生產(chǎn)成本。

5.結(jié)束語

自來水廠作為城市發(fā)展和人民正常生活的有力保障，城市自來水廠中應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)，為城市供水工作帶來了很大的便利性，提高了供水的科學(xué)性。這有利于自來水廠供水質(zhì)量與效率的有效改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自來水廠節(jié)能降耗，提高自來水廠自身的處理能力，促進(jìn)自來水廠健康持續(xù)發(fā)展。

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