水廠自動控制系統的設計與改造研究

莊鈺坤

摘要：當今社會，科學技術水平逐年攀升，人類生活更是日新月異，人們對品質生活的要求也變得十分嚴格。水是人類生活必不可少的寶貴資源和重要伙伴。隨著高品質自來水需要的增多，作為水廠必須要對現有工藝進行革新，優化自動控制系統，促使其全面升級，以求盡快滿足當今社會的迫切需求。基于此，如何確保高效、低耗、潔凈的自來水供應，是自來水行業亟待解決的問題。本文將針對水廠自動控制系統的優化方案展開進一步研究，以便為今后的水廠供水提供參考。

關鍵詞：水廠供水;自動控制系統;改造設計

引言：現如今，水廠已經基本上實現了自動化，而大力推廣自動化的目標就是為了保證供水的安全和高效，確保生產的可靠性以及科學性，可以達到優質、低耗的理想供水狀態，幫助企業實現社會效益的最大化。但是在自動化進程中，設備故障問題也是時有發生的，想要確保水廠的運行效率，就需要對自動化系統進行升級改造，增強系統的穩定性以及智能化程度。

一、水廠自控系統的功能描述以及個人工作業績

水廠自控系統屬于一種較為先進的控制系統，采用分布式集散原理，具體來說，就是由中控室進行集中控制，中控室屬于上位管理級，協調各分控站進行工作。現場各種數據全部都需要由控制系統完成采集，并借助以太網傳送，最終實現集中監視和統一管理。與此同時，中控室監控系統也可以借助以太網來發布指令，傳送控制命令到測控終端，這樣就完成了單元的分散控制。如果監控設備出現故障，也不會造成太大的影響，水廠依舊可以正常運行，相關技術人員可以利用PLC站來監控水廠的實際運行情況。倘若PLC 站也出現了故障，此時可以通過“就地/遙控”的開關，實現切換操作。如果是廠級數據通訊網絡故障，PLC 站可獨立運行并完成相應的監控任務，確保水廠的運行效率不會受到影響。

本人從事水廠自動控制系統的維修、改造以及新增等工作，涉及到的內容較多，包括有廠內濾池系統、取送水泵站系統、次氯酸鈉投加系統、投礬系統、燒堿系統以及聚丙系統的自控方面的工作。主要成果如下：濾池系統排泥車網橋通訊創新，原本為無線電臺通訊，反應緩慢，受環境影響大，信息反饋延遲，后升級改造為無線網橋通訊控制，控制及反饋信息傳輸效率及傳輸穩定性大大提高。曾獲廠內合理化建議二等獎;第五屆職工創新發明大賽優秀“五小”獎。通過模擬量轉換模塊將4-20ma信號轉換成以太網接入交換機設備，通過軟件讀取模塊寄存器儲存的數據，最小成本地實現了中長距離模擬量信號的轉換，提高了傳輸速率和穩定性，曾獲廠內合理化建議三等獎。近期正優化廠內壓力爆漏報警程序，方向為當市政管道出現爆裂等情況時，可以將自動對我廠送水機組進行減量操作，實現對市政管道以及居民用水的保障。

二、水廠自控系統的改造設計

（一）PLC站新增功能

現場各PLC站在實際工作中發揮著重要功能，可以對所轄區域進行連續不間斷的自動監測，全面掌握儀表檢測參數，對具體的設備運行狀況精準把握，并利用中間繼電器對系統進行開停操作以及流量變化控制等。借助工業總線和智能儀表通訊，完成對電氣參數信號的接收工作，電氣參數信號主要包括電流、有功電壓度等[1]。在實際工作中，PLC站都會配備彩色觸摸屏，可以通過觸摸屏了解到相關工藝流程以及 此時的設備運行狀態等，掌握工藝參數，這樣可以為生產管理提供基本保障，讓管理人員有所參考，對生產運行情況準確把握。

（二）取水泵站程序的優化設計

在自動控制系統中，取水泵站占據主要地位，含有多個水泵，通常情況下，可以采用自動或者是手動兩種形式完成操作。當選擇手動時，無論是水泵的啟動還是停車，都需要由工作人員來進行實時控制，確保取水泵站的運行質量，其他因素對其的影響比較小。當選擇自動時，想要完成啟動與停車操作則需要根據采集到的液位來進行控制，可以有效避免水位波動造成的影響，即使波動幅度較大，設備也可以正常運行。取水泵站程序的優化設計如下圖1所示。

（三）加藥控制程序的優化設計

在水廠的自動化程序中，加藥控制程序主要是針對混凝劑而言的，在三種控制途徑中，需要注意加藥的時機，掌握配備混凝劑的關鍵技術和注意事項，并且合理控制閥門開啟。值得注意的是，加藥控制程序的實現需要參照藥液的位置變化來確保實際效果。

（四）送水泵站程序的優化設計

在實際工作中，為了確保水廠的運行效率，實現水廠供水的節能與高效，對送水泵站程序進行優化設計是十分必要的。在進行設計時，需要保證出口壓力始終保持在恒定的狀態，因此要實現送水方式設計的優化升級，轉變傳統送水形式，將其升級為恒壓供水，采用恒壓供水的設計原理可以進一步提高送水泵站的效率與工作質量。送水泵站程序的優化設計圖如下圖2所示。

從送水泵站程序的優化設計圖可以看出，在進行相關操作時是以用戶的用水需求量作為基本參數，在此基礎上通過變頻器帶動水泵機組的運轉，從而起到穩定管網壓力的作用。簡單地說，在系統正常運行階段，如果用戶出現用水量增加的情況，用水頻率升高，可以滿足用戶的實際用水需求，可以通過增加水泵數量或者是提升水泵運轉效率的途徑來適當增加供水量，確保用戶的供水充足。當用戶用水量呈現出遞減趨勢時，此時的用水頻率會降低，那么水泵也可以適當減少轉速或者是數量，實現對供水量的合理調節[2]。這樣做的目的，一是可以保證用戶的供水充足，二是可以做到低耗和環保，促使水廠經濟效益的提升。在供水水泵正常運行的同時，為了保證運行效果，還需要對重要參數進行檢測，一旦發現參數異常的情況，需要采取有效的應急措施加以防范或者是做報警處理，值得注意的是，此時一定要關閉出水閥。

（五）排泥控制程序的優化設計

除了上述幾種控制程序之外，排泥控制程序的優化設計也是十分必要的，在水廠的運行階段，無論是反應池還是沉淀池都需要采用一定的排水手段和添加排泥裝置，確保高品質供水，保證水質的潔凈與安全。排泥控制程序可以將污泥排到指定區域，每個水廠的排泥周期都不一樣，需要結合生產現狀和平時的經驗來確定。在排泥結束后，還需要配合使用污泥濃縮機以及先進的污泥切割機，通過設備的使用可以完成對污泥的再處理，在處理污泥過程中回收的水資源會得到有效利用，再次參與凈水。另外，污泥也可以用作其他用途。

結論：綜上所述，從目前的情況看，自來水技術已經趨于成熟，處理的手段也十分多樣，再加上近幾年自動化程度的提升，促使供水行業得到了較快的發展。但是在實際生產環節，依然會出現設備故障的問題，影響水廠的運行效率。基于此，對自動控制系統進行優化升級是十分必要的。

參考文獻：

[1]范駿，鄧曉，任九天.揚州第四水廠自動控制系統改造及優化運行[J].中國給水排水，2017，33（22）：98-101.

[2]陳星，鄭全興，朱彬.供水工程自動控制系統的安全性及可靠性研究[J].住宅與房地產，2017（24）：285+292.