自動化控制系統在自來水廠節能降耗中的應用

【摘要】城市供水問題在今天已成為了一個對人們日常生活影響較大的問題。自來水廠作為城市供水的主要承擔者，其企業的運行面臨著巨大的挑戰。為了適應城市居民不斷上升的供水量需求，自動化的供水系統在越來越多的自來水廠中投入應用，這種技術上的進步不但可以實現人力資源成本的節約，對節能降耗也有一定的促進作用。本文就節能降耗要求下，自動化控制系統在水廠中的應用做簡要分析。

【關鍵詞】自動化控制系統；自來水廠；節能降耗

引言：

隨著城市發展對綠色環保要求的不斷提高，節能降耗原則在城市生產生活的各個領域都得到重視。對于城市水資源供應的重點單位來說，其實現節能降耗的有效途徑之一就是自動化系統的應用，這不僅有利于水資源供應的優化和調節，也有利于人力和水資源成本的同步節約。所以只有將應用過程中各個環節的流程充分了解，才能更加有效的發揮自動化控制系統的優勢。

一、簡述自動化控制系統

從自動化控制系統的類型上來看，目前普遍應用的系統包括開環控制和閉環控制兩類。所謂的開環控制，就是指自動化控制系統的控制順序與水循環的順序保持一致，同步按照標準環節進行自動化控制。開環控制的背景下的自動化控制系統，主要由以下幾部分構成，即檢測元件、執行系統、控制區域及對象。多在化工領域和機械設備領域廣泛應用[1]。而閉環控制系統的控制原理是，通過對控制輸出量與實際期望值之間的差距進行計算來控制實際生產流程。近年來，我國的自動化控制系統技術不斷的更新和發展，其應用價值和范圍都呈現不斷擴大的趨勢。而作為城市供水的主力單位，自來水廠對自動化控制系統的應用也是一種必然的趨勢。

二、系統的具體應用

（一）自來水生產中的應用

首先，水資源一直是我國的稀缺資源之一，但我國的水資源利用和生產過程中，存在著許多現實的問題，例如，水資源供應不及時、供應區域調節和分配不合理、自來水生產的質量不合格等問題。自來水生產的具體流程為：獲取水源、制備、放藥、混凝、沉淀、過濾以及供水。從以上具體流程不難看出，水資源的制作和供應流程具有一定的專業性和規范性要求，每一步的操作流程都有嚴格的執行標準，而如果單一采取傳統的人工方式進行生產和制備，在其過程中難免會因為人為因素的影響使成品水的質量受到影響。另外，基于提高生產效率，滿足更大范圍供水需求的目的，自動化系統在自來水的生產和制備過程中進行了一定的運用。在自來水生產環節，目前常用的自動化系統類型有：電氣自動化控制系統、自動化控制計算儀表等，這些自動化系統的設計和實現，主要靠依托計算機平臺來完成。

（二）電氣自動化系統的結構和安裝方式

電氣自動化系統作為自來水廠常用的一種自動控制系統，其在應用過程中具體模式為，在自來水廠中不同的位置設立不同的控制點，通過相互配合共同產生作用，實現對水生產的自動化控制。其具體結構主要包括硬件系統和軟件系統兩類。

硬件系統主要由通訊設備、電源配置器、CPU、模擬量和數字量五個部分組成。在安裝位置上，通訊設備、電源配置器以及CPU需安裝在自來水場內的固定位置或區域內，而模擬量和數字量則無明確位置要求，可根據水廠具體情況隨機進行安裝。

三、自動化系統實現節能降耗的途徑

（一）設立取水泵控制系統

通常情況下，此系統由4臺取水泵組成，主要目的是提高自來水廠原水的供應效率。這也是從源頭上對水廠消耗進行控制的關鍵步驟。取水泵具有電量消耗大的特點，因此，需要4臺機械設備共同合作，平均分為兩組，同時在應用過程中還需要加入變頻泵和定速泵。兩組變頻設備同時運行有利于在運行過程中隨時完成切換，不影響正常的系統運行。自動化系統的功能主要是按照清水蓄水池的水位變化對水泵的供水頻率進行調節。這就有效避免了原水的浪費，同時，通過對水泵開啟數量的調節，也能有效實現電能消耗的減少。

（二）藥劑添加系統的自動化

此操作流程的自動化主要包括，初始加藥環節操作的自動化，可以有效控制加藥量，提高加藥操作的科學性，避免加入過量或不足量藥對藥劑的浪費或對水源質量的影響。另外，在配藥階段，也可實施自動化控制，這一方面可以提高藥物配制的科學性和準確性；另一方面，準確的配藥對后期的沉淀環節也會造成影響。而自動化控制的應用，使配藥過程和加藥過程的整體流程具有更強的可控性和調節性。并且在自動化系統中，具有專業的數據計算軟件PCL，可以對生產過程中的進水量、藥物濃度、藥物投放量進行準確的計算，從而實現能源的節約和能耗的降低。另外，自動化系統中還包含了安全防護的相關環節，可以有效實現對自來水生產主要原料之一的氯進行控制和檢測的目的，一旦加氯環節出現超標或不當，則可通過自動控制系統及時進行信號提示。

四、自來水上自動化控制系統的應用前景

目前，我國的自來水廠已經逐步在生產的各個環節開始運用自動化設備，這說明這種設備對自來水廠的水生產具有很大的積極作用，但隨著人們的供水需求量不斷上升，以及自來水廠人員配備和經營理念的限制，仍然存在著設備應用不充分，或應用方法科學性不高的問題。因此，在未來的自動化控制系統的發展中，應當著力加強系統操作便捷性、實用性等方面的性能，促進此系統在自來水廠的應用，創造更大的經濟和社會價值。

五、結束語

由本文的分析可見，自動化控制系統在自來水廠中的應用范圍是自來水生產的核心環節，因此，為了保證核心環節的高效、穩定運行，自動化技術需要不斷的完善和提升。同時，為了適應不斷發展和進步的社會現狀，自來水廠的工作人員也應不斷提高個人的專業技能，為解決城市供水中的重點和難題不懈努力。

參考文獻：

[1]高傳飛，陳禮健.芻議自動化控制系統在自來水廠節能降耗中的應用[J].工程技術：引文版，2016（10）：00237-00237.

[2]程光偉.淺談自動化控制系統在自來水廠中的應用[J].科學與財富，2016，8（1）.

[3]劉艷艷，張孝杰.自動控制系統在自來水廠的應用[C]//中國城鎮供水排水協會設備材料工作委員會調度監測、自動控制設備技術應用研討會.2013.

[4]董學鋒，王錫良.PLC在自來水廠自動化控制系統中的應用分析[J].科技展望，2017（19）.

作者簡介：何勝江，1969年，男，漢族，貴州省鳳岡縣 ，大專，工程師，研究方向：水利工程設計 施工管理方面工作 。