電氣自動化控制系統在水廠中的應用

杜金德

中國市政工程東北設計研究總院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230000

引言

現階段,面對工業化生產的污染問題,為了提高供水質量,電氣自動化控制系統在水廠內的應用越來越頻繁。通俗來講,該工藝就是從江河湖泊將水運輸到凈水廠,做好水質消毒處理后利用自動化控制系統將水運輸到供水管網中,滿足城市高峰期用水需求。

1 電氣自動化控制系統的應用優勢

一般情況下,水廠自動化控制系統內的控制單元眾多,且過于集中化,系統主要以DCS模式為主,采用PLC+IPC系統自動化控制設計,借助多主站和多從站的結構模式,滿足不同區域、不同時間段的供水需求。分析系統的應用優勢,主要如下：(1)提高水廠管理效能。與傳統控制系統相對而言,電氣自動化控制系統降低了人工成本,保障供水系統平穩運行。傳統控制系統的監測方法比較落后,需要多名管理人員監測系統,監測時間必須是24小時,而電氣自動化控制系統可以將水廠與互聯網結合起來,在互聯網技術的應用下對各環節生產作業進行自動化控制,這樣的監測方式可以避免人工操作失誤。24小時不間斷監控在降低人力成本的基礎上,也提升了水廠經濟效益。(2)提高管理信息的可靠性。采用人工巡查監測模式,即工作人員應用儀器對各環節檢查,記錄并總結各項數據,但這樣容易造成數據誤差,影響水廠供水質量。應用電氣自動化控制系統,將其聯合互聯網進行水廠實時監控,安裝軟件后對水廠內設備與作業進行24小時不間斷檢測,實時收集并匯總數據,彌補人工記錄出現的紕漏,提高生產效率[1]。

2 電氣自動化控制系統在水廠中的應用研究

2.1 水凈化處理控制 水廠的自動化工藝特點是各個工藝單元既相對獨立,同時各單元間又有一定的聯系,比如取水泵房和送水泵房控制系統、加藥控制系統、格柵配水池控制系統等,這些工藝單元內設備相對集中。因此,自動化控制系統較多應用PLC+IPC集散控制系統模式。系統自動化控制設計采用多主站加多從站的結構模式,可滿足水廠自動化監控和保護需求。控制點分布在不同區域,遵循就近控制原則,在設備集中區設置不同PLC站來監控設備,再利用通訊網絡實現各個PLC站的數據通訊,完成水廠的自動化控制。水凈化處理環節是水廠作業的重要一步,對水廠監控管理和供水質量有著決定性作用。在水處理時應用電氣自動化系統,發揮系統的凈化功能,系統對過濾池反復沖洗,保證水質沉淀與過濾環節的水質量。沖洗時應注意兩方面細節：一方面,應用自動化系統時應合理控制沖洗時間、頻率等參數,根據要求設定數據,從而對水廠進行智能化控制；另一方面,應展開兩次沖洗工作,即沖洗與反沖洗,實現濾池的凈化,提高供水質量[2]。

2.2 進水與送水過程控制 從電氣自動化控制角度來看,系統在水廠中的應用主要是對進水過程的控制。系統運行期間,水處理會花費較多的時間,除了取水,還要將水源運輸到供水點。電氣自動化控制系統中包含進水系統,工作人員會科學控制進水量,通過泵來調整水量,保證泵系統可以按照要求調整水量。

水廠送水過程的控制主要是針對水量的控制,應用電氣自動化系統時需對水量進行全過程的控制,檢測時也會根據實際需求量控制。比如某個小區在用水高峰期時需求量較大,如果不做好全面檢測工作,將有可能導致小區送水量不足,或者水壓不穩,甚至出現小區缺水的情況。各個地區的生活用水主要包含高峰時段和非高峰時段,高峰時段用水需求很大,自動化控制系統科學設置供水量,以滿足居民用水需求為前提,做好水量的節能控制。應用自動化系統后,工作人員可對不同時間段的送水量合理控制,并對水壓有效監控,根據實際需求調整送水量。在低峰期,水廠可以適當降低供水壓力,避免水資源浪費情況出現,應用控制泵單元,利用自動變頻控制技術降低能耗,改變耗水量,保持水廠水源穩定。

2.3 水質檢測自動化技術 電氣自動化控制系統的運行主要采用了智能化生產管理模式,將系統用于水廠中,通過對送水與供水等過程的智能化監管,提升水廠生產效率。無論是工業生產,還是居民生活,都離不開水,保障水質與人的生命健康密不可分。要求水廠在供水前嚴格檢測水質,應用自動化監測儀,對水的流量、溫度、水位、質量等參數進行檢測,再使用p H測量儀、電流檢測儀、漏氯檢測儀完成更多細節檢測。比如應用電磁流量計和非接觸儀表可以測量水流量,保證水流量測量精確度；使用精密儀表不僅可以保證水位和溫度精準,還能保障水質安全。

2.4 自動變頻控制技術 不同水廠的自身情況可能不同,但治水工藝與流程大致一樣,比如取水、混凝以及沉淀等。水廠內需要用到的自動化裝備很多,比如水泵機組與配電柜、電動閥門等,這些設備的應用必須基于一定技術的支持,比如自動變頻控制技術。由于季節和時間段不同,用戶用水需求也會不一樣,水廠供水期間的用水高峰特點鮮明,要求自動化供水系統的給水壓力必須在用戶需水量變化時做出及時改變。借助電氣自動化技術,根據用水需求對水泵機組進行有效控制,盡可能的達到節能效果。自動變頻控制技術不僅可以提高供水穩定性,還能按照用水量對水泵工作情況加以優化。借助變頻調速技術改變供水頻率,改進電機轉速,從而達到節能目的。利用變頻器,使用恒壓變量或變壓變量的方法實現變頻節能供水,這時恒壓變電供水系統主要依靠調節變頻器轉速來保證供水壓力穩定。實際上,變壓供水器就是以用戶的用水量為依據,對變頻器調節變速,這樣的方式有良好的節能效果。

3 總結

總而言之,將電氣自動化控制系統與自來水廠相結合,實現對水資源的自動化處理,在保障水質量的同時達到節能的效果。憑借著自動化系統的應用優勢,將其用于水凈化處理控制、進水與送水過程控制等過程中,發揮水質檢測自動化技術和自動變頻控制技術的作用,為自來水廠自控管理提供技術幫助,對水壓有效控制,科學調整實際供水量,滿足居民不同季節、不同時間段的用水需求。