自動化控制系統在自來水廠節能降耗中的應用

雷麗瓊

【摘要】近年來，在我國經濟水平不斷發展，人口數量不斷增加的同時，人們對水資源的需求量也在不斷增加，對自來水廠的供水效率也提出了更高、更新的要求。本文主要對自動化控制系統在自來水廠節能降耗中的應用進行了分析研究。

【關鍵詞】自動化控制系統；自來水廠；節能降耗；應用

引言：

自來水廠作為為人們提供日常所需水資源的基礎性民生工程。隨著我國經濟水平的快速發展、人口數量的大幅增長，傳統落后的控制系統已無法滿足人類對水資源的日常需求。此時，先進的自動化控制系統的大量引進就逐漸成了提升自來水廠供水效率的重要手段。

1、自來水廠自動化控制系統的結構組成

自來水廠自動化控制系統主要是由PC端和邏輯控制器組成，具體包括數據采集系統、自動監視控制系統和自動集散控制系統。如若使用SCADA系統，雖然可以在大面積區域范圍內實現網絡共享，且其通信互動也較為便捷，但卻有實效性較差的缺點。這樣一來，嚴重阻礙了自動化控制系統對大面積范圍內的自來水廠的控制力度。相較于SCADA系統，由于DCS系統采用分級分布式控制體系，不僅使分散控制系統得以更好的執行，還解決了SCADA系統實效性差的弊端。而IPC+PLC系統的組合，不僅可以對區域范圍內的自來水廠實現獨立控制，也可對區域范圍內的自來水廠實現統一控制管理。其中，PLC系統不僅安全可靠，還便于實現網絡共享，也不需要長期對網絡控制系統進行開發，只需要幾個簡單的操作就可對自動化控制系統進行合理的配置和調試，便于數據信息的傳輸與共享，很容易就可實現對自來水廠的自動化控制。

2、自動化控制系統在自來水廠節能降耗中的應用

2.1、取水泵站自動化控制系統

科學調節取水變頻泵頻率。自來水廠原水變頻泵頻率要依照清水池水位具體設定值進行調賬。通過PLC來調節變頻泵頻率，而變頻泵頻率和頻率閾值一般用百分比進行表示。其中原水變頻泵工作頻率應該控制在最小與最大頻率區間，并運用SCADA系統完成設定。通過PLC記錄變頻泵工作停止之前的相應頻率，利于變頻泵啟動之后可以維持之前的工作頻率。定速泵啟動數量調節。自來水廠定速泵啟動數量應根據變頻泵具體工作頻率進行設定，同時為有效管控定速泵數量，就應定義兩個限定值：其一是一臺定速泵在啟動后的變頻泵頻率；其二是一臺定速泵在停止之后變頻泵的頻率。

2.2、加藥系統

自來水廠中的加藥系統，運行比較復雜，而且操作的時間長，加藥過程中，涉及到大量的影響因素，增加了自動化控制的難度。我國很多自來水廠，采用目測觀察的方法，監測水質加藥的用量，不利于加藥的準確性，也會降低自來水廠自動化控制系統的工作效益，導致加藥操作沒有依據。PLC在加藥的自動化控制中，主要利用了流動電流的方法，前饋變量是自來水廠的原水流量，加藥取樣之后，獲取流動電流的反饋變量，此時PLC會接收到自來水廠的流動電流信號，和自動化控制系統內的設定值比較，進而實現了加藥量的控制。PLC不僅可以控制加藥量，還可以自動化的控制加藥頻率，直接控制系統的變頻器，實時控制加藥系統的工作頻率以及加藥量，確保實際加藥量，貼近自動化控制系統的設定值。

2.3、加氯系統

加氯系統的PLC控制，參與了前加氯與后加氯的過程。加氯系統在PLC的作用下，實現了復合式的閉環控制。例舉PLC在加氯系統內的應用，如：（1）PLC根據自來水廠原本的水流量比例，控制加氯的比例，PLC按照原水流量的變化，自動化設計加氯的比例，控制加氯機的運行，體現了PLC在加氯方面的自動化；（2）PLC應用到加氯系統的復合環控系統內，PLC分別反饋了原水流量信號、加氯信號以及余氯值，比較自動化系統中設計的加氯值，配合PID原則，輸出加氯的控制信號，保障自動化控制系統內的余量值，始終保持在規范的位置。

2.4、監控系統

PLC應用到自來水廠的中控室計算機監控系統中，專門用于監督自動化控制系統，把控自來水廠的運行過程。中控室計算機監控系統，是自動化控制系統的核心，連接了自來水廠各個模塊的主站PLC。自動化控制中的操作系統，利用通訊聯絡的方法，復雜聯系主站的PLC，實現了自動化控制系統中的資源共享。監控系統運用PLC，不僅能監控自來水廠自動化控制系統的運行，還能展示主站通訊的狀態，控制人員在中控室，通過計算機監控系統，就能了解自動化控制系統。PLC配合監控系統中的軟件，直觀反饋出自動化控制系統內，加藥間、沉淀池、送水泵站的基本信息。

2.5、送水泵站的自動化控制設計

進行加壓變頻泵工作頻率設計時，應依照SCADA進行設定壓力值，并且完成PID恒溫控制，通過PLC實現變頻泵工作頻率的調節。送水泵站變頻泵的工作頻率主要根據用戶設計的壓力值和實際管道壓力計進行設定，而PLC可應用PID運算實現變頻泵工作頻率的調整，如果管道的壓力未達到用戶所設定的壓力，就要相應提高變頻泵的工作效率。PLC應用PID運算實現變頻泵工作頻率的調節，如果管道壓力超過用戶設計的壓力，就應該合理降低變頻泵的工作效率。送水泵站中定速泵啟動臺數，主要根據變變頻泵的工作頻率設定。

結語：

總之，不斷加強對自來水廠的自動化控制水平，對于提高供水效率、提高水資源質量有著非同一般的意義。

參考文獻：

[1]何丹征.自動化控制系統在自來水廠節能降耗中的應用分析[J].大科技，2016（11）：211-212.

[2]周晨濤.PLC在自來水廠自動化控制系統中的應用[J].現代制造技術與裝備，2017（02）：167-168.