自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應(yīng)用

【摘要】城市供水問題在今天已成為了一個對人們?nèi)粘Ｉ钣绊戄^大的問題。自來水廠作為城市供水的主要承擔(dān)者，其企業(yè)的運行面臨著巨大的挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)城市居民不斷上升的供水量需求，自動化的供水系統(tǒng)在越來越多的自來水廠中投入應(yīng)用，這種技術(shù)上的進(jìn)步不但可以實現(xiàn)人力資源成本的節(jié)約，對節(jié)能降耗也有一定的促進(jìn)作用。本文就節(jié)能降耗要求下，自動化控制系統(tǒng)在水廠中的應(yīng)用做簡要分析。

【關(guān)鍵詞】自動化控制系統(tǒng)；自來水廠；節(jié)能降耗

引言：

隨著城市發(fā)展對綠色環(huán)保要求的不斷提高，節(jié)能降耗原則在城市生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域都得到重視。對于城市水資源供應(yīng)的重點單位來說，其實現(xiàn)節(jié)能降耗的有效途徑之一就是自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，這不僅有利于水資源供應(yīng)的優(yōu)化和調(diào)節(jié)，也有利于人力和水資源成本的同步節(jié)約。所以只有將應(yīng)用過程中各個環(huán)節(jié)的流程充分了解，才能更加有效的發(fā)揮自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)勢。

一、簡述自動化控制系統(tǒng)

從自動化控制系統(tǒng)的類型上來看，目前普遍應(yīng)用的系統(tǒng)包括開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩類。所謂的開環(huán)控制，就是指自動化控制系統(tǒng)的控制順序與水循環(huán)的順序保持一致，同步按照標(biāo)準(zhǔn)環(huán)節(jié)進(jìn)行自動化控制。開環(huán)控制的背景下的自動化控制系統(tǒng)，主要由以下幾部分構(gòu)成，即檢測元件、執(zhí)行系統(tǒng)、控制區(qū)域及對象。多在化工領(lǐng)域和機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[1]。而閉環(huán)控制系統(tǒng)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(jìn)行計算來控制實際生產(chǎn)流程。近年來，我國的自動化控制系統(tǒng)技術(shù)不斷的更新和發(fā)展，其應(yīng)用價值和范圍都呈現(xiàn)不斷擴(kuò)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(tǒng)的應(yīng)用也是一種必然的趨勢。

二、系統(tǒng)的具體應(yīng)用

（一）自來水生產(chǎn)中的應(yīng)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(chǎn)過程中，存在著許多現(xiàn)實的問題，例如，水資源供應(yīng)不及時、供應(yīng)區(qū)域調(diào)節(jié)和分配不合理、自來水生產(chǎn)的質(zhì)量不合格等問題。自來水生產(chǎn)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(yīng)流程具有一定的專業(yè)性和規(guī)范性要求，每一步的操作流程都有嚴(yán)格的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，而如果單一采取傳統(tǒng)的人工方式進(jìn)行生產(chǎn)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(zhì)量受到影響。另外，基于提高生產(chǎn)效率，滿足更大范圍供水需求的目的，自動化系統(tǒng)在自來水的生產(chǎn)和制備過程中進(jìn)行了一定的運用。在自來水生產(chǎn)環(huán)節(jié)，目前常用的自動化系統(tǒng)類型有：電氣自動化控制系統(tǒng)、自動化控制計算儀表等，這些自動化系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，主要靠依托計算機(jī)平臺來完成。

（二）電氣自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和安裝方式

電氣自動化系統(tǒng)作為自來水廠常用的一種自動控制系統(tǒng)，其在應(yīng)用過程中具體模式為，在自來水廠中不同的位置設(shè)立不同的控制點，通過相互配合共同產(chǎn)生作用，實現(xiàn)對水生產(chǎn)的自動化控制。其具體結(jié)構(gòu)主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩類。

硬件系統(tǒng)主要由通訊設(shè)備、電源配置器、CPU、模擬量和數(shù)字量五個部分組成。在安裝位置上，通訊設(shè)備、電源配置器以及CPU需安裝在自來水場內(nèi)的固定位置或區(qū)域內(nèi)，而模擬量和數(shù)字量則無明確位置要求，可根據(jù)水廠具體情況隨機(jī)進(jìn)行安裝。

三、自動化系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能降耗的途徑

（一）設(shè)立取水泵控制系統(tǒng)

通常情況下，此系統(tǒng)由4臺取水泵組成，主要目的是提高自來水廠原水的供應(yīng)效率。這也是從源頭上對水廠消耗進(jìn)行控制的關(guān)鍵步驟。取水泵具有電量消耗大的特點，因此，需要4臺機(jī)械設(shè)備共同合作，平均分為兩組，同時在應(yīng)用過程中還需要加入變頻泵和定速泵。兩組變頻設(shè)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(tǒng)運行。自動化系統(tǒng)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(jìn)行調(diào)節(jié)。這就有效避免了原水的浪費，同時，通過對水泵開啟數(shù)量的調(diào)節(jié)，也能有效實現(xiàn)電能消耗的減少。

（二）藥劑添加系統(tǒng)的自動化

此操作流程的自動化主要包括，初始加藥環(huán)節(jié)操作的自動化，可以有效控制加藥量，提高加藥操作的科學(xué)性，避免加入過量或不足量藥對藥劑的浪費或?qū)λ促|(zhì)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(xué)性和準(zhǔn)確性；另一方面，準(zhǔn)確的配藥對后期的沉淀環(huán)節(jié)也會造成影響。而自動化控制的應(yīng)用，使配藥過程和加藥過程的整體流程具有更強(qiáng)的可控性和調(diào)節(jié)性。并且在自動化系統(tǒng)中，具有專業(yè)的數(shù)據(jù)計算軟件PCL，可以對生產(chǎn)過程中的進(jìn)水量、藥物濃度、藥物投放量進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，從而實現(xiàn)能源的節(jié)約和能耗的降低。另外，自動化系統(tǒng)中還包含了安全防護(hù)的相關(guān)環(huán)節(jié)，可以有效實現(xiàn)對自來水生產(chǎn)主要原料之一的氯進(jìn)行控制和檢測的目的，一旦加氯環(huán)節(jié)出現(xiàn)超標(biāo)或不當(dāng)，則可通過自動控制系統(tǒng)及時進(jìn)行信號提示。

四、自來水上自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景

目前，我國的自來水廠已經(jīng)逐步在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)開始運用自動化設(shè)備，這說明這種設(shè)備對自來水廠的水生產(chǎn)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(jīng)營理念的限制，仍然存在著設(shè)備應(yīng)用不充分，或應(yīng)用方法科學(xué)性不高的問題。因此，在未來的自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展中，應(yīng)當(dāng)著力加強(qiáng)系統(tǒng)操作便捷性、實用性等方面的性能，促進(jìn)此系統(tǒng)在自來水廠的應(yīng)用，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)和社會價值。

五、結(jié)束語

由本文的分析可見，自動化控制系統(tǒng)在自來水廠中的應(yīng)用范圍是自來水生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，因此，為了保證核心環(huán)節(jié)的高效、穩(wěn)定運行，自動化技術(shù)需要不斷的完善和提升。同時，為了適應(yīng)不斷發(fā)展和進(jìn)步的社會現(xiàn)狀，自來水廠的工作人員也應(yīng)不斷提高個人的專業(yè)技能，為解決城市供水中的重點和難題不懈努力。

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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(shè)計 施工管理方面工作 。