重慶地區(qū)凈水廠自動(dòng)化現(xiàn)狀及發(fā)展探討

韓興連

摘 要：介紹了重慶地區(qū)凈水廠的工藝及廠區(qū)自動(dòng)化現(xiàn)狀。提出了目前各廠存在的普遍問(wèn)題，對(duì)今后該地區(qū)凈水廠自動(dòng)化發(fā)展指出了方向。

關(guān)鍵詞：凈水廠；控制網(wǎng)絡(luò)；自動(dòng)化

1 現(xiàn)狀

1.1 水處理工藝

重慶地區(qū)凈水廠的常規(guī)水處理工藝，一般包括混合、反應(yīng)、沉淀、過(guò)濾及消毒幾個(gè)過(guò)程。

⑴混凝反應(yīng)。原水由長(zhǎng)江或嘉陵江經(jīng)取水泵房提升后，先經(jīng)過(guò)混凝工藝處理，即：原水+處理劑→混合→反應(yīng)→礬花水。自混合過(guò)程要求在加藥后迅速完成?；旌系姆椒ㄊ峭ㄟ^(guò)水力、機(jī)械的劇烈攪拌，使藥劑迅速均勻地散于水中。

⑵沉淀處理。混凝階段形成的絮狀體依靠重力作用從水中分離出來(lái)的過(guò)程稱為沉淀，這個(gè)過(guò)程在沉淀池中進(jìn)行。水中的顆粒沉于池底，污泥不斷堆積并濃縮，定期排出池外。

⑶過(guò)濾處理。過(guò)濾一般是指以石英砂等有空隙的粒狀濾料層通過(guò)黏附作用截留水中懸浮顆粒，從而進(jìn)一步除去水中細(xì)小懸浮雜質(zhì)、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等，使水澄清的過(guò)程。

⑷濾后消毒處理。水經(jīng)過(guò)濾后，濁度進(jìn)一步降低，同時(shí)亦使殘留細(xì)菌、病毒等失去渾濁物保護(hù)或依附，為濾后消毒創(chuàng)造良好條件。消毒后的水由清水池經(jīng)送水泵房提升達(dá)到一定的水壓，再通過(guò)輸、配水管網(wǎng)送給千家萬(wàn)戶。

凈水處理的這些環(huán)節(jié)都是由水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集[1]，如壓力和混濁度，從而來(lái)控制電氣設(shè)備以及加藥、進(jìn)水管流量、出水管流量。重慶地區(qū)多數(shù)凈水廠已將水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)、水處理控制技術(shù)、變頻節(jié)能技術(shù)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與水廠生產(chǎn)過(guò)程相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了濾池自動(dòng)化、投加自動(dòng)化、泵站自動(dòng)化、水質(zhì)檢測(cè)自動(dòng)化等全過(guò)程的自動(dòng)控制及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的信息采集，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與水廠監(jiān)控中心連接，實(shí)現(xiàn)“集中監(jiān)控和管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享”，以保證整個(gè)水廠的運(yùn)行協(xié)調(diào)、一致。

1.2 控制網(wǎng)絡(luò)

目前凈水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上劃分為三層。設(shè)備層：由現(xiàn)場(chǎng)的在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀表、泵、閥、流量計(jì)、加氯機(jī)等設(shè)備組成；采集控制層：由車間控制中心和車間內(nèi)的分控柜組成，負(fù)責(zé)在線水質(zhì)參數(shù)的采集傳輸、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)控制，并上報(bào)到水廠監(jiān)控中心；監(jiān)控層：由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、工程師站、操作員站、以太網(wǎng)交換機(jī)等組成。接收各個(gè)車間控制中心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、告警信息，實(shí)時(shí)顯示水廠工藝流程狀態(tài)，對(duì)設(shè)備可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制?，F(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)的過(guò)程自動(dòng)控制內(nèi)容如下：取水泵站。取水泵房目前大都根據(jù)清水池水位調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)及電動(dòng)閥的啟閉，包括真空泵自動(dòng)引水及泵房?jī)?nèi)排水泵的自動(dòng)開(kāi)、停；二級(jí)泵房。二級(jí)泵房根據(jù)出水壓力和流量來(lái)調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)和閥門的開(kāi)啟度。運(yùn)行的水泵發(fā)生故障時(shí)，備用水泵能自動(dòng)啟動(dòng)投入運(yùn)行。依靠閥門開(kāi)啟度來(lái)調(diào)節(jié)出水流量和壓力會(huì)增加能耗并降低機(jī)組效率，因此部分水廠采用若干調(diào)速電機(jī)水泵機(jī)組來(lái)調(diào)節(jié)出水流量；投藥自動(dòng)控制?；炷齽┩都恿恐饕鶕?jù)原水水質(zhì)和水量來(lái)自動(dòng)控制。目前只有個(gè)別水廠實(shí)現(xiàn)加藥自動(dòng)控制，如玄壇廟水廠用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥，效果比較理想；沉淀池。目前沉淀池的自動(dòng)控制內(nèi)容是排泥?？梢远〞r(shí)自動(dòng)排泥，也可根據(jù)池中泥位自動(dòng)排泥；濾池。

以上各工藝過(guò)程均采用PLC進(jìn)行控制。若設(shè)備發(fā)生故障，均會(huì)報(bào)警，有的會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行或采用安全措施。例如，若清水池水位過(guò)低或發(fā)生水壓力過(guò)大，二級(jí)泵站除發(fā)出警報(bào)外，水泵還會(huì)自動(dòng)停止。又如，若加氯間或氯庫(kù)探測(cè)器檢測(cè)到漏氯后，PLC可自動(dòng)啟動(dòng)抽氯風(fēng)機(jī)和苛性鈉溶液泵，將氯和苛性鈉送入中和塔內(nèi)中和，同時(shí)發(fā)生警報(bào)。

2 存在問(wèn)題

2.1 設(shè)備問(wèn)題

設(shè)備方面存在的問(wèn)題是影響水廠自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)主要因素，具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面[2]：質(zhì)量問(wèn)題。水廠中有些設(shè)備容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，如堿度計(jì)、氯測(cè)定儀、濁度測(cè)定儀、PH測(cè)定儀、壓差變送器、加氯機(jī)、計(jì)量泵、調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)等，這些質(zhì)量問(wèn)題有的是設(shè)備本身的質(zhì)量不過(guò)關(guān)，有的則是安裝或維護(hù)質(zhì)量達(dá)不到要求，但均影響了自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行；配套問(wèn)題。在有的水廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，外圍設(shè)備如傳感器、測(cè)量?jī)x表及執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身并無(wú)質(zhì)量問(wèn)題，而是精度不夠或穩(wěn)定性達(dá)不到系統(tǒng)要求；備品備件問(wèn)題。有些設(shè)備發(fā)生故障后，由于缺乏備品備件而一時(shí)無(wú)法修復(fù)，這對(duì)進(jìn)口設(shè)備尤為明顯。

2.2 系統(tǒng)問(wèn)題

目前的凈水廠自動(dòng)化系統(tǒng)都是單獨(dú)系統(tǒng)，與全廠電氣系統(tǒng)的融合不夠。主要電氣設(shè)備，如較大功率的機(jī)泵的電氣參數(shù)采集不夠，無(wú)法對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分析。另外，各水廠的數(shù)據(jù)報(bào)表系統(tǒng)存在不完整的情況，有些數(shù)據(jù)屬人為后期添加，對(duì)生產(chǎn)管理產(chǎn)生誤導(dǎo)。

3 發(fā)展趨勢(shì)

目前重慶地區(qū)各凈水廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)雖然能夠滿足生產(chǎn)的需要，但離一個(gè)現(xiàn)代化的凈水廠還有一定的距離。未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)可以從以下幾方面入手：對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄；自動(dòng)加藥、加氯控制實(shí)現(xiàn)方法。充分利用現(xiàn)代控制理論，如仿人智能控制、專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)比確定經(jīng)濟(jì)、可靠的實(shí)現(xiàn)方法；增加主要機(jī)泵的電氣監(jiān)測(cè)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)算設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命及維修節(jié)點(diǎn)，還可進(jìn)行狀態(tài)檢修與故障預(yù)測(cè)；利用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，采用開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議和客戶機(jī)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作和綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]董昆明.現(xiàn)代水廠自動(dòng)化綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011，24：43-45.

[2]王嵐.中小型水廠自動(dòng)化改造中存在的問(wèn)題探討[J].價(jià)值工程，2011，12：28-30.