電氣自動化控制系統在水廠中的應用探討

劉偉

摘 要： 一直以來供水工程建設都存在自動化程度低的問題，這就導致水廠運行管理成本一直居高不下。針對于這種情況，同時人們對自來水質量的要求也不斷提升，因此要求供水企業要全面提高自來水處理的技術水平，確保實現高質量的自來水供給。

關鍵詞： 電氣自動化控制；水廠；主要內容；應用

當前自來水普及面不斷擴大，同時人們自身健康意識也不斷增強，這就對自來水質量提出了更高的要求。在這種情況，自來水廠需要加快自身的創新步伐，充分的運用先進的技術來對自來水進行處理。電氣自動化控制系統在自來水廠中的應用，有效的提高了自來水的質量，對自來水廠工作效率的提高也起到了積極的作用。

1現代自來水廠自控系統的主要內容

1.1當前水廠采用自動控制系統的結構形式

當前水廠采用自動控制系統的結構形式主要以數據采集和監控控制系統、集散型控制系統為主，這其中SCADA系統存在組網范圍大及通訊方式靈活的特點，但其實時性低，無法實現大規模和復雜的控制。DCS系統由于采用的是分級分布式控制，其實現了真正的分散控制，具有較好的實時性，但利用軟件編輯的工作量較大，不僅開發周期較長，而且對開發和維護人員具有較高的要求。相較于前二種系統結構，IPC+PLC系統可以實現分級分布控制和集中管理分散控制，同時PLC自身具有較高的可靠性，無論是組網、編程還是維護都更具便利性，開發周期不長，能夠靈活實現對系統的配置和調整，并與工業現場信號直接相連，更易于實現機電一體化。這也使當前水廠自動控制系統中以IPC+PLC系統作為主要的結構形式。

1.2水廠自控系統組成以及制水工藝流程

1.2.1水廠自控系統組成

自來水廠自控系統包括的控制單元較多，而且控制單元設備也相對集中，因此自控系統多會采用PLC+IPC的集散控制系統（DCS）模式。在針對于采用PLC+IPC系統的水廠自動化控制設計時，通常會采用多主站加多從站結構的形式，以此來更好的滿足水廠自動化監控和保護的要求。而且在水廠內不同的位置都分布著控制點，因此宜采用就近控制原則，將不同的PLC站設置在設備集中區域內，實現對該區域設備的有效監控，并利用通訊網絡實現各PLC站之間的數據通訊，實現對水廠的自動化控制。

1.2.2水廠制水工藝流程

由于各水廠自身的實際情況存在較大的差異，這也導致具體的工藝流程存在較大的不同，但基本的流程卻較為相似。如取水、藥劑制備與投加、混凝、來流沉淀、過波沉淀、送水等。即通過從江河和地表等處將水抽入到凈水廠，加入混凝劑及氯氣進行混凝和消毒，排出反應后沉淀的污泥，通過過濾沉淀去除懸浮雜質，使水澄清，然后在離心泵作用下送入供水管網。

2電氣自動化控制系統及其水廠中的應用情況

2.1進水過程控制

水處理過程是一個復雜的凈水流程，從取水點到供水點，每個環節都需要進行電氣自動化控制系統的設計，保證水生產過程的安全性和可控性。進水系統作為水廠作業過程中的入口，首先要做好水處理過程中的進水量控制。進水量的控制主要是通過水泵系統進行控制和調整，根據實際的生產需要，設計規劃水廠的水泵數量，并結合實際需求對水泵系統進行設計和調試。針對進水后的水泵系統進行實時監控及遠程調控，以確保每個水泵系統都能按照相應的標準進行水量的輸送工作。

2.2水凈化處理控制

水凈化處理是水廠作業中的重要環節，對水質的保障起到決定性的作用。水處理過程中，需要采用電氣自動化設備凈化過程進行操作和監控。一方面，在水質沉淀與過濾過程中，電氣化自動控制系統可以對濾池的沖洗和反沖洗進行控制。沖洗過程中，電氣化自動控制系統可以根據需求控制沖洗的時間和頻率以及沖洗的量，實現全智能化控制作業。通過沖洗和反沖洗可以凈化濾池，從而提高水的凈化質量。另一方面，是消毒凈化，水凈化過程中通過加氯可以殺死水中的微生物，從而起到消毒滅菌的效果。消毒凈化過程中，可以利用電氣化自動系統進行嚴格的把控，使投氯的量和時間都能夠標準化、合理化執行，保證水的質量。

2.3水質檢測控制

在水廠生產過程中，水質檢測作為其中非常重要的一個環節，其會對人們的飲水質量帶來直接的影響。因此可以在水質檢測中引入電氣自動化控制系統，以此來實現水質檢測的有效控制。在水質檢測中，主要是檢測水中各種物質的含量，水質檢測作為水處理結果的重要體現，如果人為來進行檢測時，需要通過反復實驗和調試，不僅會影響到水質檢測的效率，同時不罕對水質檢測的效果帶來較大的影響。通過利用電氣自動化設備來進行水質檢測，可以實現對水質進行標準化和全方位的檢測，同時還能夠針對具體的需求實現全過程控制和科學調整。有效的實現了檢測過程的科學性和有效性。

2.4送水過程控制

電氣自動化系統控制的科學應用，主要是通過控制水量來控制送水過程，而水廠需要根據實際的使用需求，對送水量進行全程控制和檢測。比如：某個小區的生活用水存在高峰時段和非高峰時段，高峰時段的用水量較大，如果檢測不到位，送水量不夠，往往會導致水壓不足，使得高層出現缺水的情況。電氣化自動控制系統可以提前設置不同時段的送水量，并對水壓進行實時監控，從而調整送水的量，以確保居民的用水需求。

2.5自動變頻控制技術

由于季節和時間段不同，用戶用水的需求也會存在較大的差異，即供水過程中存在明顯的用水高峰特征，這就要求供水系統給水壓力要隨著用戶用水需求量的變化而進行調整。可以利用電氣自動化技術根據用水需求來對水泵機組進行自動控制，從而實現節能的目的。在供水系統運用變頻調速技術，不僅可以保證供水的可靠性，而且能夠根據供水系統用水量的變化情況來自動對水泵工況進行調整，確保水泵機組保持高效的區間運行，達到低能耗及高效率的目標。可以說變頻調速技術是一項具有較高科學性和可靠性的調節水泵運行工況的方式。另外，變頻器也可以實現變頻節能供水，其主要是依托于變頻調速技術通過改變頻率對電機轉速進行調整，作為一種調速裝置，不僅具有較高的可靠笥，而且易于操作和維護，具有較好的節電效果。利用變頻器，采用恒壓變理或是變壓變量的方式來實現變頻節能供水，恒壓變電供水系統主要是通過對變頻器轉速進行調整來保證供水壓力不變。變壓變壓供水系統則以用戶用水量變化來對變頻器轉速進行調整，這種方式具有更好的節能效果。但這種方式受多種因素，因此在實際應用中還較為少見。

3結束語：

將電氣自動化控制系統與自來水廠相結合，通過對自來水進行自動化處理，不僅可以確保水質的質量，而且水廠運行效率和運行安全系數會大幅度提高，實現低能耗的目標，全面提升自來水廠的處理能力，因此電氣自動化控制系統在自來水廠中的應用具有極為廣闊的前景。

參考文獻

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