水廠中電氣自動化的應(yīng)用與維護(hù)

周先福

摘要：水資源一直是我國寶貴的資源之一，隨著時(shí)代變遷，我國人民用水需求在不斷地增加，自來水廠的壓力越來越大，甚至部分自來水廠已經(jīng)無法滿足日趨增加的用水需求。針對這種現(xiàn)狀，自來水廠需要作出改變，不斷創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)。自動化技術(shù)的應(yīng)用正好解決了這一燃眉之急，我國自來水廠開始應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，有效地提高了自來水廠的生產(chǎn)效率。但是，自動化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中還存在不足和缺陷，需要進(jìn)一步地進(jìn)行完善和加強(qiáng)。針對電氣自動化設(shè)備也需要做好日常維護(hù)管理工作，定期進(jìn)行維修，確保電氣自動化設(shè)備正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：自來水廠；電氣自動化；應(yīng)用；維護(hù)

一、實(shí)例分析

（一）實(shí)例簡介

以某水廠為例，該水廠占地面積共有3.5萬平方米，整個(gè)水廠的凈水能力為10萬噸，水廠主要包括水源泵站、生產(chǎn)廠區(qū)、和輸配水管網(wǎng)幾個(gè)部分。整個(gè)水廠各運(yùn)行環(huán)節(jié)都采用了當(dāng)前電氣自動化技術(shù)，大大提升了運(yùn)行效率。

（二）電氣自動化組成

自來水廠中的電氣自動化系統(tǒng)共包括三部分，1.信息管理層，該部分主要是由多種類型的計(jì)算機(jī)組成，采用光纖冗余環(huán)型結(jié)構(gòu)，其中有自來水廠操作員站、工程師站、運(yùn)行服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、UPS和投影顯示系統(tǒng)等。2.監(jiān)控層，主要是由PLC主站組成的，主干網(wǎng)絡(luò)采用光纖冗余單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。3.現(xiàn)場控制層，主要由PLC主站下屬子站和被控設(shè)備智能控制器組成，采用現(xiàn)場總線組網(wǎng)。

（三）電氣自動化設(shè)備

1.安防設(shè)備

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，監(jiān)控系統(tǒng)作為安保的重要技術(shù)手段已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè)。安防設(shè)備里面有視頻監(jiān)控系統(tǒng)和電子圍欄報(bào)警系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端攝像部分、數(shù)字硬盤錄像機(jī)、矩陣主機(jī)和監(jiān)視器組成，采用點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。電子圍欄報(bào)警系統(tǒng)由主機(jī)控制部分和前端圍欄部分組成。當(dāng)異物入侵時(shí)，對應(yīng)電子主機(jī)報(bào)警，報(bào)警信號通過聯(lián)動設(shè)備輸入到矩陣，處理中心接到報(bào)警后，聯(lián)動預(yù)置的攝像機(jī)指定到報(bào)警場所，同時(shí)通知值班人員處理警情，杜絕事故發(fā)生。

2加藥自動投加控制

水廠在對源水進(jìn)行處理時(shí)，出水中游離氯、濁度、錳的含量是檢測水質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)。水廠常規(guī)加藥工藝有次氯酸鈉投加系統(tǒng)、聚合氯化鋁投加系統(tǒng)、高錳酸鉀投加系統(tǒng)，石灰投加系統(tǒng)。采用的是羅克韋爾公司的PLC模塊與科隆流量傳感器、液位開關(guān)、進(jìn)藥閥門、出藥計(jì)量泵等設(shè)備進(jìn)行連接，組成加藥自動投加系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作原理在于，通過檢測外部進(jìn)水流量和各個(gè)水質(zhì)指標(biāo)，利用流量比例控制法，自動控制藥劑的投加量，從而對出水的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行控制。該系統(tǒng)也可以根據(jù)反饋的信息來糾正運(yùn)行中存在的偏差，從而具有較強(qiáng)的抗外界干擾能力。在此氯酸鈉的自動投加閉環(huán)控制系統(tǒng)中，根據(jù)水廠水質(zhì)特點(diǎn)建立出水余氯指標(biāo)和投加次氯酸鈉計(jì)量的數(shù)學(xué)控制模型，即：根據(jù)不同的季節(jié)變化由于水質(zhì)的不同計(jì)算出對應(yīng)投加的次氯酸鈉的量，然后將該數(shù)學(xué)控制模型固化到PLC控制系統(tǒng)。當(dāng)PLC 接受到在線檢測儀發(fā)出的余氯數(shù)據(jù)后將和系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)學(xué)控制模型進(jìn)行比對，輸出對應(yīng)的控制信號，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后控制變頻加藥泵調(diào)節(jié)次氯酸鈉的投加量。同時(shí)系統(tǒng)會根據(jù)出水余氯信號的變化實(shí)時(shí)自動調(diào)節(jié)加藥泵的頻率從而調(diào)節(jié)次氯酸鈉的投加量。

3水廠濾池工藝反沖洗

濾池的電氣自動化控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控結(jié)合。智能設(shè)備就地安裝與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，因此節(jié)省大量控制電纜，和安裝維護(hù)工作量，從而降低成本。濾池設(shè)PLC子站，每個(gè)濾池獨(dú)立控制運(yùn)行，與主站通過以太網(wǎng)通訊，接受其遠(yuǎn)程控制，協(xié)調(diào)各濾池自動反沖順序，大大提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。濾池運(yùn)轉(zhuǎn)根據(jù)水位，通過PID調(diào)節(jié)清水閥的開度，實(shí)現(xiàn)濾格恒水位過濾。根據(jù)濾格液位、過濾時(shí)間、濾格水頭損失設(shè)定值和濁度值等多種控制方式確定是否進(jìn)行反沖，并向主站發(fā)出反沖申請。主站根據(jù)反沖機(jī)組和鼓風(fēng)機(jī)組的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，自動選擇運(yùn)行時(shí)間最小的無故障水泵機(jī)組或鼓風(fēng)機(jī)組，實(shí)現(xiàn)設(shè)備均衡工作。

4.智能控制器

首先，要對壓力進(jìn)行測試，實(shí)例中的水廠采用的是西門子7MF4033壓力表。該壓力表具有用戶界面友好、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行過程中可以通過控制鍵、HART通訊、PROFUSE-PA等對其參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。7MF4033壓力表廣泛的功能，使得其被廣泛應(yīng)用于水廠生產(chǎn)中。雖然7MF4033壓力表有非常多的設(shè)定選項(xiàng)，但是操作仍然簡單。其次，需要對流量進(jìn)行監(jiān)測，在此過程中使用的是OPTLFLUX2000F流量計(jì)。此外，還使用HACH的PH儀，對水的PH值進(jìn)行測定。使用FT660低量程濁度儀和1720E濁度儀，對水體含有的微量不溶性懸浮物質(zhì)的量進(jìn)行檢測。

5.集散控制系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)采用的是基于PLC的分散控制，集中管理，數(shù)據(jù)共享的集散控制系統(tǒng)。主要就是中央控制室管理整個(gè)水處理流程的運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)全廠的運(yùn)行監(jiān)視、生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量管理和數(shù)據(jù)服務(wù)。現(xiàn)場控制站完成各工藝段以及功能區(qū)域的工藝數(shù)據(jù)采集、工藝設(shè)備控制，工藝過程協(xié)調(diào)。集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，有助于電氣系統(tǒng)自動化對自來水廠的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行高效控制和管理，并針對里面的問題進(jìn)行適當(dāng)調(diào)制，妥善地協(xié)調(diào)好設(shè)備跟設(shè)備、線路跟設(shè)備、線路跟線路之間的關(guān)系。

二、自動化設(shè)備維護(hù)

不論是哪種自動化設(shè)備，只要經(jīng)過長時(shí)間地運(yùn)行，都會產(chǎn)生一定的磨損和故障，自來水廠的工作人員如果對這些故障沒有加強(qiáng)重視，始終抱有僥幸心理，長期下去，電氣自動化設(shè)備會受到更加嚴(yán)重的損壞，最終導(dǎo)致無法正常運(yùn)行，縮短了自動化設(shè)備的使用壽命。為了讓這些自動化設(shè)備能夠發(fā)揮出作用，需要對其進(jìn)行維護(hù)。本文針影響自動化設(shè)備因素進(jìn)行詳細(xì)研究，可以分為以下幾點(diǎn)：1.電氣自動化設(shè)備使用時(shí)間過長，很多設(shè)備零件都已經(jīng)出現(xiàn)磨損狀況，但是在市場上卻無法找到這些相配的零件，因此無法進(jìn)行更換，導(dǎo)致自動化設(shè)備問題不斷加重。2.由于自動化技術(shù)使用過程中，對自動化設(shè)備地?fù)p耗十分嚴(yán)重，更換的頻率很快，但是采購人員在市場上卻很難購買到相同型號的配件，于是就選擇類似的配件，但是卻沒有同種型號配件效果好。3.電氣自動化配件的采購渠道一直受到限制，采購人員購買配件時(shí)無法買到相同類型的配件。只有做好自動化設(shè)備的日常維護(hù)工作，定期對這些設(shè)備進(jìn)行檢查和維修，才能確保自動化設(shè)備正常運(yùn)行。一旦發(fā)生故障，檢查人員一定要及時(shí)找到故障位置，并進(jìn)行解決，盡量降低對自動化設(shè)備的損耗程度，這樣才能有效延長自動化設(shè)備使用壽命，讓自來水廠工作有序進(jìn)行。同時(shí)針對工作人員，自來水廠也要對人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，要提高員工對自動化控制理論知識、自動化控制系統(tǒng)分析等方面的理解，提高員工維修自動化設(shè)備的技術(shù)水平。

三、電氣自動化技術(shù)的發(fā)展前景

當(dāng)前階段，我國經(jīng)濟(jì)市場中外資企業(yè)所占比例在不斷地增大，外資企業(yè)跟國有企業(yè)相比，擁有雄厚的資金實(shí)力，同時(shí)還擁有先進(jìn)的電氣自動化技術(shù)和設(shè)備，導(dǎo)致我國的企業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著自動化技術(shù)不斷發(fā)展，企業(yè)的自動化水平已經(jīng)成為該企業(yè)的立足優(yōu)勢，因此需要提高企業(yè)的自動化水平。我國電氣自動化技術(shù)經(jīng)過長時(shí)間發(fā)展，已經(jīng)取得良好的成果，應(yīng)用的范圍也在不斷增加。為了更好地促進(jìn)我國電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，可以引用目前先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動化網(wǎng)絡(luò)管理，不斷提升自動化水平質(zhì)量。我國自動化技術(shù)地應(yīng)用已經(jīng)有多年歷史，經(jīng)過好幾個(gè)發(fā)展階段，例如觀測階段、人為反應(yīng)階段、自動測量自動反應(yīng)階段等。而如何做到自動化管控一體化，做到智能控制則成為當(dāng)下研究重點(diǎn)。

結(jié)語：

在自來水廠中利用自動化技術(shù)，可以有效提高自來水廠的供水穩(wěn)定性，對自來水廠地發(fā)展和立足有著積極作用。因此，為了更好地發(fā)揮電氣自動化技術(shù)的作用，需要提高電氣自動化技術(shù)水平和質(zhì)量，做好電氣自動化設(shè)備地維修工作，提高自動化技術(shù)應(yīng)用人員的技術(shù)水平，進(jìn)而促使電氣自動化技術(shù)步向新的高度。

參考文獻(xiàn)

[1]王鐵軍. 水廠中電氣自動化的應(yīng)用與維護(hù)[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2018，No.266（12）：172.

[2]董生濱. 電氣自動化在水廠中的應(yīng)用及維護(hù)分析[J]. 城市地理，2016（20）.

（作者單位：臨海市東部供水有限公司）