自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應用

【摘要】城市供水問題在今天已成為了一個對人們?nèi)粘Ｉ钣绊戄^大的問題。自來水廠作為城市供水的主要承擔者，其企業(yè)的運行面臨著巨大的挑戰(zhàn)。為了適應城市居民不斷上升的供水量需求，自動化的供水系統(tǒng)在越來越多的自來水廠中投入應用，這種技術上的進步不但可以實現(xiàn)人力資源成本的節(jié)約，對節(jié)能降耗也有一定的促進作用。本文就節(jié)能降耗要求下，自動化控制系統(tǒng)在水廠中的應用做簡要分析。

【關鍵詞】自動化控制系統(tǒng)；自來水廠；節(jié)能降耗

引言：

隨著城市發(fā)展對綠色環(huán)保要求的不斷提高，節(jié)能降耗原則在城市生產(chǎn)生活的各個領域都得到重視。對于城市水資源供應的重點單位來說，其實現(xiàn)節(jié)能降耗的有效途徑之一就是自動化系統(tǒng)的應用，這不僅有利于水資源供應的優(yōu)化和調(diào)節(jié)，也有利于人力和水資源成本的同步節(jié)約。所以只有將應用過程中各個環(huán)節(jié)的流程充分了解，才能更加有效的發(fā)揮自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)勢。

一、簡述自動化控制系統(tǒng)

從自動化控制系統(tǒng)的類型上來看，目前普遍應用的系統(tǒng)包括開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩類。所謂的開環(huán)控制，就是指自動化控制系統(tǒng)的控制順序與水循環(huán)的順序保持一致，同步按照標準環(huán)節(jié)進行自動化控制。開環(huán)控制的背景下的自動化控制系統(tǒng)，主要由以下幾部分構成，即檢測元件、執(zhí)行系統(tǒng)、控制區(qū)域及對象。多在化工領域和機械設備領域廣泛應用[1]。而閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制原理是，通過對控制輸出量與實際期望值之間的差距進行計算來控制實際生產(chǎn)流程。近年來，我國的自動化控制系統(tǒng)技術不斷的更新和發(fā)展，其應用價值和范圍都呈現(xiàn)不斷擴大的趨勢。而作為城市供水的主力單位，自來水廠對自動化控制系統(tǒng)的應用也是一種必然的趨勢。

二、系統(tǒng)的具體應用

（一）自來水生產(chǎn)中的應用

首先，水資源一直是我國的稀缺資源之一，但我國的水資源利用和生產(chǎn)過程中，存在著許多現(xiàn)實的問題，例如，水資源供應不及時、供應區(qū)域調(diào)節(jié)和分配不合理、自來水生產(chǎn)的質(zhì)量不合格等問題。自來水生產(chǎn)的具體流程為：獲取水源、制備、放藥、混凝、沉淀、過濾以及供水。從以上具體流程不難看出，水資源的制作和供應流程具有一定的專業(yè)性和規(guī)范性要求，每一步的操作流程都有嚴格的執(zhí)行標準，而如果單一采取傳統(tǒng)的人工方式進行生產(chǎn)和制備，在其過程中難免會因為人為因素的影響使成品水的質(zhì)量受到影響。另外，基于提高生產(chǎn)效率，滿足更大范圍供水需求的目的，自動化系統(tǒng)在自來水的生產(chǎn)和制備過程中進行了一定的運用。在自來水生產(chǎn)環(huán)節(jié)，目前常用的自動化系統(tǒng)類型有：電氣自動化控制系統(tǒng)、自動化控制計算儀表等，這些自動化系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)，主要靠依托計算機平臺來完成。

（二）電氣自動化系統(tǒng)的結構和安裝方式

電氣自動化系統(tǒng)作為自來水廠常用的一種自動控制系統(tǒng)，其在應用過程中具體模式為，在自來水廠中不同的位置設立不同的控制點，通過相互配合共同產(chǎn)生作用，實現(xiàn)對水生產(chǎn)的自動化控制。其具體結構主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩類。

硬件系統(tǒng)主要由通訊設備、電源配置器、CPU、模擬量和數(shù)字量五個部分組成。在安裝位置上，通訊設備、電源配置器以及CPU需安裝在自來水場內(nèi)的固定位置或區(qū)域內(nèi)，而模擬量和數(shù)字量則無明確位置要求，可根據(jù)水廠具體情況隨機進行安裝。

三、自動化系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能降耗的途徑

（一）設立取水泵控制系統(tǒng)

通常情況下，此系統(tǒng)由4臺取水泵組成，主要目的是提高自來水廠原水的供應效率。這也是從源頭上對水廠消耗進行控制的關鍵步驟。取水泵具有電量消耗大的特點，因此，需要4臺機械設備共同合作，平均分為兩組，同時在應用過程中還需要加入變頻泵和定速泵。兩組變頻設備同時運行有利于在運行過程中隨時完成切換，不影響正常的系統(tǒng)運行。自動化系統(tǒng)的功能主要是按照清水蓄水池的水位變化對水泵的供水頻率進行調(diào)節(jié)。這就有效避免了原水的浪費，同時，通過對水泵開啟數(shù)量的調(diào)節(jié)，也能有效實現(xiàn)電能消耗的減少。

（二）藥劑添加系統(tǒng)的自動化

此操作流程的自動化主要包括，初始加藥環(huán)節(jié)操作的自動化，可以有效控制加藥量，提高加藥操作的科學性，避免加入過量或不足量藥對藥劑的浪費或?qū)λ促|(zhì)量的影響。另外，在配藥階段，也可實施自動化控制，這一方面可以提高藥物配制的科學性和準確性；另一方面，準確的配藥對后期的沉淀環(huán)節(jié)也會造成影響。而自動化控制的應用，使配藥過程和加藥過程的整體流程具有更強的可控性和調(diào)節(jié)性。并且在自動化系統(tǒng)中，具有專業(yè)的數(shù)據(jù)計算軟件PCL，可以對生產(chǎn)過程中的進水量、藥物濃度、藥物投放量進行準確的計算，從而實現(xiàn)能源的節(jié)約和能耗的降低。另外，自動化系統(tǒng)中還包含了安全防護的相關環(huán)節(jié)，可以有效實現(xiàn)對自來水生產(chǎn)主要原料之一的氯進行控制和檢測的目的，一旦加氯環(huán)節(jié)出現(xiàn)超標或不當，則可通過自動控制系統(tǒng)及時進行信號提示。

四、自來水上自動化控制系統(tǒng)的應用前景

目前，我國的自來水廠已經(jīng)逐步在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)開始運用自動化設備，這說明這種設備對自來水廠的水生產(chǎn)具有很大的積極作用，但隨著人們的供水需求量不斷上升，以及自來水廠人員配備和經(jīng)營理念的限制，仍然存在著設備應用不充分，或應用方法科學性不高的問題。因此，在未來的自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展中，應當著力加強系統(tǒng)操作便捷性、實用性等方面的性能，促進此系統(tǒng)在自來水廠的應用，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟和社會價值。

五、結束語

由本文的分析可見，自動化控制系統(tǒng)在自來水廠中的應用范圍是自來水生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，因此，為了保證核心環(huán)節(jié)的高效、穩(wěn)定運行，自動化技術需要不斷的完善和提升。同時，為了適應不斷發(fā)展和進步的社會現(xiàn)狀，自來水廠的工作人員也應不斷提高個人的專業(yè)技能，為解決城市供水中的重點和難題不懈努力。

參考文獻：

[1]高傳飛，陳禮健.芻議自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應用[J].工程技術：引文版，2016（10）：00237-00237.

[2]程光偉.淺談自動化控制系統(tǒng)在自來水廠中的應用[J].科學與財富，2016，8（1）.

[3]劉艷艷，張孝杰.自動控制系統(tǒng)在自來水廠的應用[C]//中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會設備材料工作委員會調(diào)度監(jiān)測、自動控制設備技術應用研討會.2013.

[4]董學鋒，王錫良.PLC在自來水廠自動化控制系統(tǒng)中的應用分析[J].科技展望，2017（19）.

作者簡介：何勝江，1969年，男，漢族，貴州省鳳岡縣 ，大專，工程師，研究方向：水利工程設計 施工管理方面工作 。