自動化控制系統在自來水廠節能降耗中的應用

趙再能+楊文青+汪梅

摘要：為了能夠提高自來水廠在市場中的競爭力，就必須要提高其工作效率，而運用自動化控制系統可以降低自來水廠能耗問題，對提高效率有著重要的積極意義。本文將針對自來水廠自動化控制系統展開分析，找出其中存在的問題，并提出解決措施來促進自來水廠節能降耗。

關鍵詞：自動化控制系統 自來水廠 節能降耗

1.自動化控制系統概述

自動化控制系統是指在沒有人直接參與的情況下讓生產過程或者是其他的過程按照預想或者是預定的程序進行的控制系統，實現自動化的主要手段就是自動控制系統。自動化控制系統主要由三大系統組成，包括數據采集、集散型控制系統還有監控控制系統。這種系統由PC端和邏輯控制器共同組成。監控控制系統主要通過輸出量和期望值之間的偏差進行實時控制，集散控制是由執行結構、檢測元件還有被控對象這些組成，一般應用在機械工程領域。自動化控制系統隨著科學技術的不斷發展逐步應用到了我們生活中，應用范圍也不斷擴大，應用價值不斷上升。該技術主要應用在工業方面，包括化工冶金這些，同時也應用在了軍事技術方面，在航天航空以及導航系統方面，它的應用領域在不斷擴大，逐步應用到我們日常生活當中，涉及到經濟、社會、還有醫學等各個方面。它可以大幅度的提高生產效率，使產業管理更加規范，同時還可以將信息統計到一個系統當中，實現信息共享，促進資源的優化配置。

2.我國自來水廠自動化控制系統發展歷程

水是人類生存與發展的必要條件，是人類賴以生存的基本資源。但是目前由于人們對水資源開發不當，浪費嚴重這些問題都造成了水資源短缺，尤其是目前城市供水問題更加嚴峻。自來水之間的競爭也越來越激烈。我國自來水廠通過應用自動化控制系統，使得自來水廠的供水率大幅度增加。我國自來水的自動化控制系統主要經歷了三個階段：分散控制階段、綜合自動化階段和綜合自動化控制階段。分散控制階段時水廠各個程序分別進行自動控制，水廠各個系統獨立不相關，獨立工作。在綜合自動化階段，整個水廠作為一個整體來進行自動化控制，但是里面的各個獨立系統也能獨立進行工作。在綜合自動化控制階段，一個區域作為了自動化控制系統中的一個整體，整個城市的自來水廠都能實現信息共享，使得城市供水系統更加清晰明確，實現一個地區的供水系統的自動化。

3.當前水廠節能降耗存在的問題

3.1水廠電能損耗嚴重

目前在自來水廠中，主要采用的設備是水泵機組。在水的生產過程以及供水過程當中，水泵機組消耗大量電能。但是我國水泵機組由于資金和技術問題的制約，造成技術低下，管理不完善，造成水泵機組效率較低能耗偏大，經濟效益低下。隨著我國城市的不斷發展，供水量需求不斷增大，但是水泵機組的技術水平沒有提高，效率偏低，造成大量的電能損耗。同時我國自來水廠的許多水泵機組，都是很多年前建造的，并不能適應當前的供水情況，水泵機組的選擇也不合適。另外由于我國尚未建立起來完善的儀表控制和計算機控制系統，在水處理過程當中由于加藥還有排泥處理技術不完善，造成電能損耗嚴重。水廠的清水池的電能損耗也較為嚴重，主要是由于在建造清水池過程當中，很少考慮通過抬高清水池內水位來節能，只是單純的考慮容量，所以造成很多清水池有效容積不夠，因此造成了耗能嚴重。

3.2水廠藥耗較高

水中加藥的劑量國家并沒有嚴格的規定，自來水處理中，由于技術人員水平素質較低，并不能根據水量來推算出合適的加藥量，水廠的運行人員需要用很長的時間才能計算出合適的加藥量。工作人員為了保證水的質量，一般都會增加藥量，這樣就增加了藥的耗用量。我國的自來水消毒系統還沒有實現自動化，主要是依靠工作人員，這樣就造成了藥量的不穩定性以及是工作人員容易增大劑量。同時我國自來水廠，采用的主要是液氯消毒，但是清水池體積一般較大，并且與外界的接觸面積廣，而氯氣很非常容易揮發，這樣也造成了大量的藥物消耗。我國政府一定要出臺相關的藥劑添加規定，同時一定要實現自動化控制，盡量減少人工操作出現的不規范性以及隨意性。

4.現代自來水自動控制系統技術應用

4.1PLC水廠自動化系統應用

PLC是一種可編程邏輯控制器，可以開展編程工作，它是一種具有微處理的數字電子設備，是自動化控制中的邏輯控制器，通過規范化的運動控制接口和標準化的運動控制編程規范，實現了系統運動控制的兼容性以及標準化。PLC有六大功能模塊，包括擴展功能塊、協同運動控制塊、液壓擴展功能塊、運動控制功能塊、回零過程控制塊還有用戶指導這六大功能塊。因為自來水的生產具有連續性和不可替代性，并且生產過程中各個程序中的生產技術不同，設備分散以及結構復雜。為了能夠讓自動控制系統更加穩定可靠和高速的運行，應該將原有系統更改為增強型處理器，這種處理器支持結構化文本和順序流程控制編程方法，可以進行高速處理。生產工藝在系統當中要求的全部參數都可以用PLC進行采集控制，這樣可以大幅度提高系統地可靠性。同時這項技術也可以顯示工藝流程圖，可以監控整個自來水廠的各個設備的工作狀態還有系統狀態。出現問題可以進行報警，同時還可以分析系統狀態記錄，以往自來水信息以及報表打印，自動化系統在一定程度上可以代替人工，可以實現整個自來水廠的無人值守。這在一定程度上降低了生產的人力成本，同時也避免了因信息不充分而造成的盲目供水問題，供水能夠符合實際情況來調節，增強供水的科學性以及針對性。

4.2控制和管理系統

管理和控制系統地不斷完善，逐步實現一體化，可以完整的建立起一個對生產現場的控制與監督機制。自來水廠通過對自動控制系統的應用，使水廠控制管理信息化趨勢愈發明顯，眾所周知，在自來水廠中對于水的管理工作相當重要，因此就要把自動控制系統應用于中，充分滿足現代自來水廠的實際需求。可以將自來水廠供水情況與水廠的管理信息相結合，將水廠控制和企業的綜合管理結合起來，實現綜合自動化系統管理。水廠只有形成完整的信息系統，才能夠及時的了解供水情況，不僅能夠提高水廠的供水效率，而且能夠實現整個區域范圍內的信息資源共享。控制和管理系統的工作原理，主要是將檢測到的數據傳輸到數據庫當中，并與互聯網相結合，對傳輸上來的數據進一步分析，然后選擇合適的方法解決檢測當中的問題。在生產實際過程當中，由于不同季節不同時期，用戶對用水需求都有很大的差別，用水量也有高峰期以及低峰期，從取水到送水的各個環節都存在水量波動較大的問題。自來水廠會根據實際用水量，會對水廠的供水量作出相應調整。所以就要有強大的監測系統以及高速運算的分析系統來對實際供水量做出分析，可以減少不必要的浪費。可以改變水泵機組的頻率調節轉速，他能夠有效的節約用電量，并且減少由于水量變化引起的供水需求不穩定。這樣可以使調節機組高效率運作，并且降低損耗，降低生產成本。

5.結束語

自來水廠作為城市發展和人民正常生活的有力保障，城市自來水廠中應用自動控制系統，為城市供水工作帶來了很大的便利性，提高了供水的科學性。這有利于自來水廠供水質量與效率的有效改進，實現自來水廠節能降耗，提高自來水廠自身的處理能力，促進自來水廠健康持續發展。

參考文獻：

[1]劉智杰.自動控制在自來水廠污泥處理系統中的應用[J].民營科技，2014（16）：133-135.？

[2]張文峰.自動化控制系統在自來水廠中的應用淺析[J].數字技術與應用，2014（26）：314-316.？

[3]王嘯.城市自來水廠自控系統的設計與實現[D].華東理工大學，2013.