自動化控制系統在自來水廠節能降耗中的應用

胡貴林

（孟連縣自來水廠，云南 普洱 665899）

1 水廠節能降耗的現狀

電能損耗，水泵機組在我國的水廠中被廣泛應用，而在水廠運行過程中，能源消耗受多種因素影響。經調查顯示，在水廠眾多能源消耗中，泵的能源消耗占比80%。因為水廠的技術、設備和管理水平較差，使水廠水泵機組的效率降低，加大能源消耗，造成浪費。隨著供水量的逐漸增多，水廠對供水管網做出了相應的改造，但是沒有對水泵機組進行改造，導致一些水廠降低給水揚程，增大電能損耗。除此之外，我國水廠在設計上仍存在一定的問題，清水池的有效容積較小，使清水池的電能損耗嚴重。設計人員在設計清水池時只考慮容量，忽略了提高清水池內的水位，造成電能損耗嚴重。

2 凈水工藝高程確定

2.1 廠內二次提升

廠內二次提升即在常規處理工藝后設置中間提升泵房，常規處理工藝出水經中間泵房提升后進入臭氧接觸池、活性炭濾池。按照清水池最高水位5.2m計算，預臭氧接觸池進水水位標高為10.6m，水頭損失為5.4m，一般常規工藝水頭損失為3.5m，因此無法滿足深度處理工藝水頭損失，需增加提升泵房。沉淀池為非疊合池，需另行擇址建設排泥水調節池、反沖洗廢水調節池、回用水池、濃縮池、預濃縮池。受用地條件限制，濃縮池、預濃縮池均采用內置不銹鋼斜板的重力高效式，回用水池疊合于臭氧制備車間下，排泥水調節池疊合于濃縮池下，反沖洗廢水池疊合于預濃縮池下。平衡池疊合于脫水機房下。

2.2 疊合沉淀池

此方案即將進水原水水頭提高，全廠凈水設施采用重力流，沉淀池架空設計。進廠原水水頭提高至14.70m。沉淀池抬高后，砂濾池出水重力進入臭氧接觸池、活性炭濾池。沉淀池下方設置排泥水調節池、反沖廢水調節池、重力傳統式濃縮池、預濃縮池、回用水池、倉庫等構筑物，下部空間得到充分利用。

3 水廠節能降耗措施，水泵節能優化技術

3.1 使用新型技術

機泵在運行過程中易受氣蝕、空蝕等因素影響，導致運行效率降低，因此，防止空氣等因素對水泵進行侵蝕，就要選擇使用新型的密封技術和噴涂材料，對葉輪的表面進行噴涂，使葉輪表面形成光滑層，減少因摩擦阻力對水泵的影響，減少能源消耗。另外，使用新型密封技術可以防止軸套被磨損，從而降低機泵能源損耗。

3.2 使用變頻調速系統

水廠可以對變頻恒壓變量進行調節，改變給水系統的給水壓力，降低其計算精度。隨著水泵控制系統的快速發展，使變頻調速的作用充分發揮。目前，我國水廠根據外界條件、工藝變化使變頻器頻率值發生改變，也就是說在開環狀態下使用變頻調速技術，可以有較好的調速效果。水泵控制系統主要由四個部分組成，如調節器、控制對象、壓力測量變送器、變頻調速器等。水泵控制系統主要利用壓力測量變送器來測量水管出口的壓力，將其轉化成和它對應的15mA電信號；對比調節器和工藝需要的指標，所得的偏差值要按照計劃調節規律進行運算，使獲得的調節信號傳到變頻調速器，將變頻器輸入是380.0V/50.0Hz交流電轉化成輸出是0.0-380.0V/0.0-400.0Hz地連續頻率交流電及可調節的電壓，對給水泵的電機供應。在水泵電機安裝變頻調速，可以具有較好的節能效果，與未安裝前相比更加節能降耗，并且使用變調技術不僅可以減少噪聲，改善工作環境，還可以提高經濟效益，有較好的節能降耗效果。

4 自動化控制系統在節能降耗中的應用

4.1 在取水環節中的應用

在取水泵站中應用自動化控制技術可以通過改變取水泵頻率，自來水廠傳統的取水泵變頻調節需要技術人員根據水樣數據采集結果對清水池水位進行調整，調整過程不僅需要耗費大量電力進行開關閘調節，同時每次調整水位的時間較長造成自來水廠供水工作無法高效開展。而利用自動化控制設備，通過PLC對取水變頻泵的頻率區間范圍進行記錄，使取水泵工作一直處于穩定狀態，從而避免了對清水池的水位調控。在自來水廠中還存在著大量類似的裝置，需要通過引入自動化技術才能實現更加高效的運轉。

4.2 加氯系統的應用

在自來水廠制水工藝中，加氯過程就是對自來水進行消毒，目的是殺死其中的微生物和細菌，但加氯過多則會使得自來水無法正常投入使用，需要經過多次自凈和沉降處理才能正常供應，氯的控制是制水工藝的重要內容。而在加氯系統的應用下能夠有效改變傳統的人工調控方式，根據自來水廠水流量比例來控制氯氣的添加比例，同時還可以根據動態的水量變化進行自動化加氯設計，并通過傳感器對水中余氧值和氯氣的檢測來控制加氧機充氧，將水中的氯元素控制在標準范圍以內，加氯系統的引入使得自來水廠供水安全性得到了巨大的提升。對加氯系統中自動化技術的應用，將改變自來水廠傳統的凈水消毒方式，極大地降低制水工藝水沉降過濾過程中的能源消耗。

5 結語

綜上所述，自動化控制系統在自來水廠節能降耗中的應用是響應國家低碳節能號召，實現制水生產可持續發展的重要方式，自動化控制技術是現代科學技術與信息技術的結晶，通過對自動化控制技術的引入將實現自來水廠更加高效、更低能耗的生產，同時高度智能化的自動控制設備還將代替傳統人工，減少自來水廠的人力資源成本投入。