自控設(shè)備在水廠中的應(yīng)用

張文普 曲兆東 王軍慶

（大連里克流體工程有限公司，遼寧 大連 116031）

為保證供水系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，達(dá)到優(yōu)質(zhì)供水節(jié)能降耗的目的，推進(jìn)城市供水的現(xiàn)代化。多數(shù)水廠工程都引進(jìn)了先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使水廠達(dá)到先進(jìn)水平，滿足現(xiàn)代社會(huì)的供水需求。

從水廠生產(chǎn)實(shí)際情況和在自控系統(tǒng)中的作用來看，水廠自控系統(tǒng)由生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、生產(chǎn)過程監(jiān)控層和全廠生產(chǎn)管理層三個(gè)層次組成：

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：包括各類儀器儀表和現(xiàn)場(chǎng)受控的各類執(zhí)行機(jī)構(gòu)和執(zhí)行設(shè)備（比如電機(jī)、閥門控制）。

生產(chǎn)過程監(jiān)控層：包括PLC控制系統(tǒng)及其控制網(wǎng)絡(luò)，它主要實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層受控對(duì)象的控制、狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、故障報(bào)警處理等功能，是自控系統(tǒng)的核心部分（如siemens）。

全廠生產(chǎn)管理層：包括中心控制室、廠生產(chǎn)科室、廠長室，主要負(fù)責(zé)全廠生產(chǎn)過程狀態(tài)的監(jiān)視和掌握以及故障報(bào)警、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析和報(bào)表生成等，必要時(shí)可以參與遠(yuǎn)程控制。

從自來水廠生產(chǎn)工藝流程和工藝環(huán)節(jié)來考慮，全廠自控系統(tǒng)由取水自控子系統(tǒng)、配投藥自控子系統(tǒng)、沉淀排泥自控子系統(tǒng)、濾池自控子系統(tǒng)、消毒自控子系統(tǒng)、送水泵房自控子系統(tǒng)、水廠高低壓配電監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、水廠中心控制室等子系統(tǒng)組成。

全廠自動(dòng)控制，根據(jù)水源及水廠出水，系統(tǒng)地控制每個(gè)環(huán)節(jié)的工作，使其工作在最佳狀態(tài)。采用變頻凋速技術(shù)，無級(jí)調(diào)速，全范圍的最佳控制，靈活的控制方式，全系列的保護(hù)，顯著的節(jié)電效果。根據(jù)總出水量控制加壓水泵的工作轉(zhuǎn)速和工作臺(tái)數(shù)使管網(wǎng)壓力在一定時(shí)期恒定。并能根據(jù)出水量白勺大小自動(dòng)調(diào)整出水管網(wǎng)壓力，以補(bǔ)償管網(wǎng)的水壓損失，保證最佳的供水效果：并達(dá)到最省電的目的。根據(jù)出水余氯自動(dòng)調(diào)整加氯量，保證出水質(zhì)量。

以下，將就水廠幾個(gè)重要組成部分具體談下自控設(shè)備的應(yīng)用：

1 取水泵房

取水泵房的取水方式有兩種：當(dāng)水庫水位達(dá)到設(shè)定水位時(shí)取水通過兩只調(diào)流閥自流，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定水位時(shí)取水通過取水泵進(jìn)水。

調(diào)流閥的控制方式有手動(dòng)、中控和自動(dòng)控制三種。自動(dòng)控制時(shí)，PLC根據(jù)有關(guān)參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度，以保證清水池水位保持在最佳水位段。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)需設(shè)好清水池水位、工作閥門的選擇等參數(shù)。

干式潛水泵的控制方式有手動(dòng)、中控和自動(dòng)控制三種。中控控制時(shí)，操作人員通過計(jì)算機(jī)鍵盤或鼠標(biāo)下達(dá)的命令，來一步化開、關(guān)相應(yīng)的取水泵和其出口閥門。自動(dòng)控制時(shí)，PLC根據(jù)清水池的水位和設(shè)定的清水池水位上下限來自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證清水池水位控制在最佳的水位。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)需設(shè)好清水池的水位上下限、工作泵的選擇等參數(shù)。

2 加藥系統(tǒng)

水廠加藥間多安裝有加礬系統(tǒng)和加堿系統(tǒng)，加堿系統(tǒng)現(xiàn)未啟用。加礬系統(tǒng)可以中控開關(guān)的設(shè)備有加礬泵、空壓機(jī)、出礬閥門，檢測(cè)的開關(guān)量有加礬泵、出礬閥、進(jìn)水閥、進(jìn)氣閥和空壓機(jī)的開停信號(hào)；檢測(cè)的模擬量有加礬泵的頻率、礬池液位、源水濁度及模擬斜管濁度等。

礬池與加礬設(shè)備各有兩組。加礬與礬池切換的控制方式有手動(dòng)、中控、自動(dòng)三種，手動(dòng)的級(jí)別最高，自動(dòng)和中控是在計(jì)量泵和出礬閥處于遙控方式下通過申請(qǐng)優(yōu)先的方式取得。配礬的控制方式有手動(dòng)與中控兩種。

3 加氯系統(tǒng)

加氯系統(tǒng)的主要設(shè)備有氣源切換部分、加氯機(jī)、漏氯報(bào)警系統(tǒng)等，控制前加氯、后加氯、出廠水補(bǔ)氯以及氣源的自動(dòng)切換。采集濾后水的余氯和沉淀水的濁度值并送上位機(jī)顯示。主要控制軟件有自動(dòng)加氯（雙冗余控制加氯）、氣源自動(dòng)切換、漏氯報(bào)警軟件。加氯控制分為加氯機(jī)控制以及PLC控制兩種方式，兩種方式互為備用。兩種控制方式都是有條件地通過申請(qǐng)優(yōu)先的方式取得。

4 濾池系統(tǒng)

某水廠的V型濾池共八格，整個(gè)控制系統(tǒng)由一個(gè)濾池公共PLC站和八個(gè)獨(dú)立的PLC站來控制。主要被控設(shè)備有：三臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，三臺(tái)反沖洗泵，八格濾池的氣動(dòng)進(jìn)水、排水閘閥和氣沖、水沖、清水蝶閥以及排氣電動(dòng)球閥等。每個(gè)濾格系統(tǒng)可獨(dú)立完成恒水位的自動(dòng)控制，在公共系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下完成濾池的自動(dòng)反沖洗。濾格PLC與公共站PLC之間的通訊是由UNITELWAY主從通訊總線來完成的。

恒水位的控制：PLC采集濾格水位，并與設(shè)定的控制水位相比較，得出差值進(jìn)行相應(yīng)的PID運(yùn)算后去控制清水蝶閥的開度，來調(diào)節(jié)濾格的出水量，使得濾池水位恒定在給定值附近。給定水位為1.20m，上下偏差為0.05m。濾池在啟用過濾時(shí)，恒水位控制軟件自行投入運(yùn)行。只有滿足清水池水位不低于設(shè)定水位（2.5m）；濾格反沖洗倒計(jì)時(shí)間（可調(diào)）到或水頭損失差壓達(dá)到0.15bar；鼓風(fēng)機(jī)和沖洗泵處于自動(dòng)控制狀態(tài)且無故障的條件時(shí)，自動(dòng)反沖洗才能運(yùn)行。

某水廠在幾年的自控運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)有些單元的自控的效果不甚理想，水廠的自動(dòng)化也存在一定的局限性。

5 中控室計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用Windows NT操作系統(tǒng)，與各PLC站之間通過ETHERWAY通訊聯(lián)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源共享，各PLC站之間通過FIPWAY通訊聯(lián)絡(luò)除了對(duì)本站設(shè)備進(jìn)行操作顯示外，還可了解其他站的情況。所用監(jiān)控軟件為INTOUCH，該軟件人機(jī)界面好，能根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)畫鏈接，比較直觀。中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)設(shè)有取水泵房、加礬間、加氯間、反應(yīng)沉淀池、回收泵房、V型濾池、公共沖洗泵房、送水泵房、自動(dòng)化總覽、10kV一次系統(tǒng)、660V一次系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)等窗口。另外INTOUCH軟件還具有實(shí)時(shí)、歷史趨勢(shì)功能，能夠了解生產(chǎn)參數(shù)的動(dòng)態(tài)情況，便于生產(chǎn)調(diào)度管理。此外在中控室設(shè)有打印機(jī)，用于實(shí)時(shí)報(bào)警打印及生產(chǎn)報(bào)表打印。

水廠現(xiàn)行的自動(dòng)控制水處理技術(shù)多是建立在處理“常規(guī)”水的基礎(chǔ)之上。所謂“常規(guī)”，就是擯除了有機(jī)污染、重金屬污染、病毒污染、新型污染等因素。但隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題的日益突出，如何應(yīng)用自動(dòng)化手段來處理非“常規(guī)”水，也是我們迫切需要解決的一個(gè)問題。我們認(rèn)為，水廠自動(dòng)化或智能化發(fā)展，應(yīng)與水處理技術(shù)根本性發(fā)展緊密聯(lián)系在一起，或者可以說為后者所內(nèi)在需求。唯有如此，才能更好地進(jìn)行水質(zhì)保障，從而確保人體健康，也能為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供可靠的服務(wù)。

[1]文瑾瑜，張戎.水廠自控系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用[J].自動(dòng)化博覽，2005-12-30.

[2]劉燦生，費(fèi)霞麗，高欣忠.我國水廠自控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].給水排水，1998-01-20.