自控設備在水廠中的應用

張文普 曲兆東 王軍慶

（大連里克流體工程有限公司，遼寧 大連 116031）

為保證供水系統的安全可靠運行，達到優質供水節能降耗的目的，推進城市供水的現代化。多數水廠工程都引進了先進的自動控制系統，使水廠達到先進水平，滿足現代社會的供水需求。

從水廠生產實際情況和在自控系統中的作用來看，水廠自控系統由生產現場設備層、生產過程監控層和全廠生產管理層三個層次組成：

生產現場設備層：包括各類儀器儀表和現場受控的各類執行機構和執行設備（比如電機、閥門控制）。

生產過程監控層：包括PLC控制系統及其控制網絡，它主要實現對生產現場設備層受控對象的控制、狀態監視、數據采集、故障報警處理等功能，是自控系統的核心部分（如siemens）。

全廠生產管理層：包括中心控制室、廠生產科室、廠長室，主要負責全廠生產過程狀態的監視和掌握以及故障報警、生產數據分析和報表生成等，必要時可以參與遠程控制。

從自來水廠生產工藝流程和工藝環節來考慮，全廠自控系統由取水自控子系統、配投藥自控子系統、沉淀排泥自控子系統、濾池自控子系統、消毒自控子系統、送水泵房自控子系統、水廠高低壓配電監測子系統、水廠中心控制室等子系統組成。

全廠自動控制，根據水源及水廠出水，系統地控制每個環節的工作，使其工作在最佳狀態。采用變頻凋速技術，無級調速，全范圍的最佳控制，靈活的控制方式，全系列的保護，顯著的節電效果。根據總出水量控制加壓水泵的工作轉速和工作臺數使管網壓力在一定時期恒定。并能根據出水量白勺大小自動調整出水管網壓力，以補償管網的水壓損失，保證最佳的供水效果：并達到最省電的目的。根據出水余氯自動調整加氯量，保證出水質量。

以下，將就水廠幾個重要組成部分具體談下自控設備的應用：

1 取水泵房

取水泵房的取水方式有兩種：當水庫水位達到設定水位時取水通過兩只調流閥自流，當低于設定水位時取水通過取水泵進水。

調流閥的控制方式有手動、中控和自動控制三種。自動控制時，PLC根據有關參數自動調節閥門開度，以保證清水池水位保持在最佳水位段。自動運行時需設好清水池水位、工作閥門的選擇等參數。

干式潛水泵的控制方式有手動、中控和自動控制三種。中控控制時，操作人員通過計算機鍵盤或鼠標下達的命令，來一步化開、關相應的取水泵和其出口閥門。自動控制時，PLC根據清水池的水位和設定的清水池水位上下限來自動調節，以保證清水池水位控制在最佳的水位。自動運行時需設好清水池的水位上下限、工作泵的選擇等參數。

2 加藥系統

水廠加藥間多安裝有加礬系統和加堿系統，加堿系統現未啟用。加礬系統可以中控開關的設備有加礬泵、空壓機、出礬閥門，檢測的開關量有加礬泵、出礬閥、進水閥、進氣閥和空壓機的開停信號；檢測的模擬量有加礬泵的頻率、礬池液位、源水濁度及模擬斜管濁度等。

礬池與加礬設備各有兩組。加礬與礬池切換的控制方式有手動、中控、自動三種，手動的級別最高，自動和中控是在計量泵和出礬閥處于遙控方式下通過申請優先的方式取得。配礬的控制方式有手動與中控兩種。

3 加氯系統

加氯系統的主要設備有氣源切換部分、加氯機、漏氯報警系統等，控制前加氯、后加氯、出廠水補氯以及氣源的自動切換。采集濾后水的余氯和沉淀水的濁度值并送上位機顯示。主要控制軟件有自動加氯（雙冗余控制加氯）、氣源自動切換、漏氯報警軟件。加氯控制分為加氯機控制以及PLC控制兩種方式，兩種方式互為備用。兩種控制方式都是有條件地通過申請優先的方式取得。

4 濾池系統

某水廠的V型濾池共八格，整個控制系統由一個濾池公共PLC站和八個獨立的PLC站來控制。主要被控設備有：三臺鼓風機，三臺反沖洗泵，八格濾池的氣動進水、排水閘閥和氣沖、水沖、清水蝶閥以及排氣電動球閥等。每個濾格系統可獨立完成恒水位的自動控制，在公共系統的協調下完成濾池的自動反沖洗。濾格PLC與公共站PLC之間的通訊是由UNITELWAY主從通訊總線來完成的。

恒水位的控制：PLC采集濾格水位，并與設定的控制水位相比較，得出差值進行相應的PID運算后去控制清水蝶閥的開度，來調節濾格的出水量，使得濾池水位恒定在給定值附近。給定水位為1.20m，上下偏差為0.05m。濾池在啟用過濾時，恒水位控制軟件自行投入運行。只有滿足清水池水位不低于設定水位（2.5m）；濾格反沖洗倒計時間（可調）到或水頭損失差壓達到0.15bar；鼓風機和沖洗泵處于自動控制狀態且無故障的條件時，自動反沖洗才能運行。

某水廠在幾年的自控運行過程中，發現有些單元的自控的效果不甚理想，水廠的自動化也存在一定的局限性。

5 中控室計算機監控系統

中控室監控計算機采用Windows NT操作系統，與各PLC站之間通過ETHERWAY通訊聯絡實現資源共享，各PLC站之間通過FIPWAY通訊聯絡除了對本站設備進行操作顯示外，還可了解其他站的情況。所用監控軟件為INTOUCH，該軟件人機界面好，能根據需要進行動畫鏈接，比較直觀。中控室監控計算機設有取水泵房、加礬間、加氯間、反應沉淀池、回收泵房、V型濾池、公共沖洗泵房、送水泵房、自動化總覽、10kV一次系統、660V一次系統、低壓系統等窗口。另外INTOUCH軟件還具有實時、歷史趨勢功能，能夠了解生產參數的動態情況，便于生產調度管理。此外在中控室設有打印機，用于實時報警打印及生產報表打印。

水廠現行的自動控制水處理技術多是建立在處理“常規”水的基礎之上。所謂“常規”，就是擯除了有機污染、重金屬污染、病毒污染、新型污染等因素。但隨著現代工業的快速發展，環境污染問題的日益突出，如何應用自動化手段來處理非“常規”水，也是我們迫切需要解決的一個問題。我們認為，水廠自動化或智能化發展，應與水處理技術根本性發展緊密聯系在一起，或者可以說為后者所內在需求。唯有如此，才能更好地進行水質保障，從而確保人體健康，也能為社會經濟的可持續發展提供可靠的服務。

[1]文瑾瑜，張戎.水廠自控系統中調節閥的應用[J].自動化博覽，2005-12-30.

[2]劉燦生，費霞麗，高欣忠.我國水廠自控技術的發展趨勢[J].給水排水，1998-01-20.