摘要：近年來(lái)，隨著城市對(duì)水資源的需求量不斷提高，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建設(shè)已經(jīng)得到城市自來(lái)水廠(chǎng)的關(guān)注。隨著城市化進(jìn)程的加快，大部分控制裝置已經(jīng)成功地投入到自來(lái)水廠(chǎng)的建設(shè)中。為了達(dá)到節(jié)能降耗的目的，自來(lái)水廠(chǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效滿(mǎn)足需求。因此，重點(diǎn)研究自動(dòng)控制系統(tǒng)在自來(lái)水廠(chǎng)節(jié)能降耗中的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制系統(tǒng)；自來(lái)水廠(chǎng)；節(jié)能降耗

　　當(dāng)下，隨著我國(guó)水資源需求量的不斷增加，城市供水量也在逐年增長(zhǎng)，這就給供水企業(yè)帶來(lái)了很大的供水壓力，為了使供水順利高效進(jìn)行，紛紛加強(qiáng)了對(duì)供水自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究與利用，使供水自動(dòng)化水平得到了很大程度的提高。現(xiàn)如今，很大自來(lái)水廠(chǎng)都應(yīng)用到了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，不僅提高了供水效率，滿(mǎn)足了社會(huì)的用水需求，還大幅提高了自來(lái)水廠(chǎng)的節(jié)能性，減少了能源消耗，給自來(lái)水廠(chǎng)帶來(lái)了更加可觀的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要對(duì)自來(lái)水廠(chǎng)中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)構(gòu)建以及節(jié)能方法進(jìn)行探討，希望能夠?yàn)槲覈?guó)自來(lái)水廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、提高供水效率的目標(biāo)做出一定的貢獻(xiàn)。由于自來(lái)水廠(chǎng)給人民的日常生活帶來(lái)了較大的影響，消耗了大量的電能，電氣自動(dòng)化與自來(lái)水廠(chǎng)運(yùn)行相結(jié)合能夠提升節(jié)能降耗的效率。在此基礎(chǔ)上，探究并分析了怎樣將自動(dòng)控制系統(tǒng)有效地使用在自來(lái)水廠(chǎng)節(jié)能降耗中，以供參考。

　　1、自來(lái)水制水工藝

　　在人們?nèi)粘Ｉ钪?，及工廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，都必然會(huì)使用自來(lái)水，自來(lái)水廠(chǎng)已經(jīng)成為了人們生活中及很多工廠(chǎng)運(yùn)行中必不可少的一部分，由其可見(jiàn)，自來(lái)水廠(chǎng)對(duì)于人們的生活質(zhì)量及社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是至關(guān)重要的。現(xiàn)如今，隨著社會(huì)對(duì)水資源需求量的不斷增加，自來(lái)水廠(chǎng)的供水量也在不斷提升，在這種情況下，促使了自來(lái)水廠(chǎng)的制水、供水工藝水平的提高，使供水質(zhì)量及供水效率得到了有效的提高，有效防止了長(zhǎng)時(shí)間供水現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)下，很多自來(lái)水廠(chǎng)都采用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)對(duì)送水工程進(jìn)行監(jiān)督，確保了送水的順利、高效進(jìn)行，并提高了制水工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)自來(lái)水供應(yīng)的自動(dòng)化、智能化控制。水的生產(chǎn)過(guò)程分為取水-制備和試劑用量-混凝-平流沉淀-過(guò)濾沉淀-供水幾個(gè)步驟。水處理工藝采取最領(lǐng)先的處理技術(shù)，且能夠符合我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。自動(dòng)控制設(shè)備主要采用的是分布式控制設(shè)備，并采用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等互相連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)自來(lái)水生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化管理與控制，使水資源的供應(yīng)效率及水質(zhì)得到有效的提升，為自來(lái)水廠(chǎng)創(chuàng)造更加可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2、自動(dòng)化控制系統(tǒng)概述

　　一般來(lái)說(shuō)，自來(lái)水自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由兩個(gè)系統(tǒng)組成，一個(gè)為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，另一個(gè)為閉環(huán)控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)又稱(chēng)時(shí)序控制系統(tǒng)。它通常用于化學(xué)和機(jī)械領(lǐng)域。閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由輸出與期望值的偏差來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。通過(guò)對(duì)信號(hào)的分析與判斷，來(lái)對(duì)自來(lái)水的生產(chǎn)及供應(yīng)進(jìn)行控制。當(dāng)下，隨著我國(guó)自來(lái)水供應(yīng)領(lǐng)域自動(dòng)化控制水平的不斷提高，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值也在不斷提高。其使用領(lǐng)域非常廣泛，如在化工、機(jī)械制造、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域，并且在醫(yī)療領(lǐng)域中也能夠應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)。自21世紀(jì)以來(lái)，科技的發(fā)展已經(jīng)成為每一個(gè)國(guó)家發(fā)展的根本，只有科技水平的不斷提升，才能夠使國(guó)家的經(jīng)濟(jì)及綜合國(guó)力得到有效提高，才能使國(guó)家在世界上立足。自來(lái)水廠(chǎng)在應(yīng)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)的時(shí)候，往往會(huì)在多層級(jí)的控制站內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自來(lái)水生產(chǎn)供應(yīng)的控制。通常情況下，一級(jí)控制站內(nèi)都是采用PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在進(jìn)行節(jié)能研究的過(guò)程中，必須要對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的剖析。PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由CPU、電源以及通訊硬件組成。

　　3、自動(dòng)化控制系統(tǒng)在自來(lái)水廠(chǎng)中實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的方法

　　3.1取水泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　作為電力消耗的重要站點(diǎn)之一，取水泵站同時(shí)也是自來(lái)水廠(chǎng)注重節(jié)能降耗控制的站點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，泵可分為兩組，一組運(yùn)行變頻泵組，另一組運(yùn)行變頻泵組和兩組恒速泵組，最少要有一臺(tái)運(yùn)行變頻泵組。如果運(yùn)行變頻泵停止運(yùn)行，那么系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到另一臺(tái)變頻泵中。變頻泵在調(diào)頻的時(shí)候，會(huì)充分依據(jù)自來(lái)水池內(nèi)的水位高低。在這一過(guò)程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)需要在運(yùn)行前記錄原變頻泵的頻率，以保持原變頻泵運(yùn)行前的頻率[3]。

　　3.2加藥加氯自動(dòng)化系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)

　　3.2.1加藥系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)自來(lái)水廠(chǎng)的加藥系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)目的是管控聚合氯化鋁的添加，實(shí)現(xiàn)加藥系統(tǒng)的節(jié)能與降耗。因而自來(lái)水廠(chǎng)應(yīng)設(shè)定3臺(tái)加藥計(jì)量泵，且計(jì)量泵速度應(yīng)利用PLC進(jìn)行計(jì)算，然后再采用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加藥系統(tǒng)的控制。加藥泵在添加聚合氯化鋁之前，往往需要先對(duì)加藥速度進(jìn)行設(shè)計(jì)，而在加藥速度設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要加強(qiáng)對(duì)以下幾個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容的重視：首先，必須要對(duì)聚合氯化鋁添加流量進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，計(jì)算單位應(yīng)當(dāng)為L(zhǎng)/h；其次需要對(duì)聚合氯化鋁的實(shí)際濃度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)單位應(yīng)當(dāng)為g/L；最后是沉淀池的進(jìn)水流量，單位是m3/h，是應(yīng)用PLC進(jìn)行計(jì)算，若是投放的濃度不變以及泵沖程不變的話(huà)，那么投加泵的運(yùn)行就會(huì)直接影響到沉淀池的進(jìn)水量。

　　此外，為了使自來(lái)水的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降耗的目標(biāo)，在加藥系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要加強(qiáng)對(duì)配比的重視，確保配比的合理性及科學(xué)性。3.2.2加氯消毒站自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)水廠(chǎng)氯化系統(tǒng)主要由氣源系統(tǒng)、真空氯化系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)和電氣檢測(cè)儀器系統(tǒng)組成。為了知道氯化反應(yīng)是手動(dòng)氯化還是自動(dòng)氯化，氯化機(jī)的手動(dòng)/自動(dòng)選擇信號(hào)應(yīng)該設(shè)置在氯化機(jī)中。水廠(chǎng)氯化控制設(shè)計(jì)分為氯化前控制設(shè)計(jì)和氯化后控制設(shè)計(jì)。預(yù)氯化控制設(shè)計(jì)的作用是除藻除膠體。所以，預(yù)氯化的添加量往往都是由遠(yuǎn)水流比例來(lái)決定的。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，如果氯化機(jī)發(fā)生故障，那么SCADA會(huì)迅速發(fā)出警報(bào)信號(hào)，并自動(dòng)切換設(shè)備，及時(shí)切換到備用的氯化機(jī)中。然后在對(duì)預(yù)氯化的添加量進(jìn)行設(shè)計(jì)，其主要目的就是對(duì)自來(lái)水生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行控制，防止氯超標(biāo)現(xiàn)象的發(fā)生。可以完成對(duì)清澈池和出水口部位的消毒，其控制原理基本上與預(yù)氯化一樣。

　　3.3沉淀池排泥系統(tǒng)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)

　　自來(lái)水廠(chǎng)內(nèi)的沉淀池排泥系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，一個(gè)是排泥閥，另一個(gè)是排泥車(chē)。實(shí)現(xiàn)沉淀池排泥的節(jié)能與降耗核心是保證排泥時(shí)排水的科學(xué)應(yīng)用，并且污泥排放過(guò)程中盡量的避免不必要的排水，節(jié)省水資源的使用，防止浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。

　?。?）沉淀泥排泥閥的管理與控制。排泥閥的主要作用就是對(duì)自來(lái)水生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的泥物進(jìn)行定期的排除，但是排泥所間隔的時(shí)間以及排泥閥的具體開(kāi)閥時(shí)間要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。其中在對(duì)排泥周期進(jìn)行設(shè)置的時(shí)候，工作人員必須要制定科學(xué)化、合理化的排泥時(shí)間，盡可能的降低間隔時(shí)間。同時(shí)，還需要對(duì)排泥閥的開(kāi)閥時(shí)間進(jìn)行合理的設(shè)定，在設(shè)定的過(guò)程中必須要充分考慮沉淀池的實(shí)際情況，確保開(kāi)閥時(shí)間設(shè)定的合理性。

　?。?）對(duì)排泥車(chē)的控制。在對(duì)自來(lái)水廠(chǎng)的排泥車(chē)進(jìn)行控制的時(shí)候，必須要嚴(yán)格按照沉淀池的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行自來(lái)水廠(chǎng)沉淀池進(jìn)水至出水過(guò)程中，池底沉積的厚度規(guī)律是由多至小，呈現(xiàn)逐級(jí)遞減的特點(diǎn)。因而，為在保證排泥車(chē)排泥效果的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與降耗，自來(lái)水廠(chǎng)排泥車(chē)中行走電機(jī)應(yīng)該選擇變速電機(jī)，并且沉淀池進(jìn)水端應(yīng)該慢速行走，但是沉淀池出水端應(yīng)該快速行走，或者是排泥車(chē)中行走電機(jī)選擇定速電機(jī)，這樣排泥車(chē)就能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能與降耗。

　　3.4送水泵站自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)

　　送水泵站與取水泵站相同，送水泵站是由兩臺(tái)變頻泵和兩臺(tái)恒速泵構(gòu)成。確保至少一臺(tái)變頻泵運(yùn)轉(zhuǎn)，將變頻泵設(shè)置為變頻組，然而，另一臺(tái)備用變頻泵以及兩臺(tái)恒速泵設(shè)置為恒速組。當(dāng)切斷變頻泵的運(yùn)行時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到另一個(gè)變頻泵。變頻泵的調(diào)頻應(yīng)根據(jù)出口壓力的預(yù)設(shè)值增加亦或是減少。當(dāng)用戶(hù)設(shè)置壓力值時(shí)，變頻泵的頻率相應(yīng)降低。對(duì)于相同數(shù)量的泵，泵的數(shù)量將根據(jù)泵的頻率進(jìn)行調(diào)整。首先設(shè)置兩個(gè)值，分別是啟動(dòng)恒速泵和停止恒速泵的頻率。當(dāng)變頻泵的工作頻率大于或等于第一個(gè)限值，且有一臺(tái)恒速泵可用時(shí)，就啟動(dòng)恒速泵。要想使送水泵站達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)，必須要嚴(yán)格實(shí)施以下措施：

　?。?）對(duì)加壓變頻泵的工作頻率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在進(jìn)行加壓變頻泵工作頻率設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要嚴(yán)格按照相關(guān)壓力值設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)泵壓進(jìn)行設(shè)置，并進(jìn)行PID恒溫控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻泵工作頻率的控制。

　?。?）加強(qiáng)變頻泵工作頻率。送水泵站的實(shí)際工作頻率調(diào)節(jié)往往都需要依靠用戶(hù)的用水量、用水高低峰進(jìn)行調(diào)節(jié)與設(shè)計(jì)的，在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候，如果送水管道的壓力達(dá)不到用戶(hù)設(shè)定壓力的話(huà)，那么就必須要對(duì)變頻泵的工作頻率進(jìn)行提高，使水管的壓力與用戶(hù)設(shè)定壓力相符合。

　?。?）降低變頻泵的工作效率。在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候，如果送水管道內(nèi)的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)用戶(hù)設(shè)定壓力的話(huà)，就需要對(duì)變頻泵的工作頻率進(jìn)行降低，從而降低水管壓力。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　總而言之，近年來(lái)，隨著城市水資源需求量的不斷增加，很多自來(lái)水廠(chǎng)內(nèi)的自動(dòng)化水平也得到了有效的提高，都加強(qiáng)了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建設(shè)。自動(dòng)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電能的控制，藥劑數(shù)量和水量在自來(lái)水廠(chǎng)制水過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，如進(jìn)水，準(zhǔn)備和劑量，輸沙量和水供應(yīng)，減少能源消耗，提高工作效率，提高經(jīng)營(yíng)管理水平的水生植物，改善水質(zhì)。與此同時(shí)，它也取得了社會(huì)效益，滿(mǎn)足了人們生活和工作的需要。

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