电气自动化控制系统在水厂中的应用

杜金德

中国市政工程东北设计研究总院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230000

引言

现阶段,面对工业化生产的污染问题,为了提高供水质量,电气自动化控制系统在水厂内的应用越来越频繁。通俗来讲,该工艺就是从江河湖泊将水运输到净水厂,做好水质消毒处理后利用自动化控制系统将水运输到供水管网中,满足城市高峰期用水需求。

1 电气自动化控制系统的应用优势

一般情况下,水厂自动化控制系统内的控制单元众多,且过于集中化,系统主要以DCS模式为主,采用PLC+IPC系统自动化控制设计,借助多主站和多从站的结构模式,满足不同区域、不同时间段的供水需求。分析系统的应用优势,主要如下：(1)提高水厂管理效能。与传统控制系统相对而言,电气自动化控制系统降低了人工成本,保障供水系统平稳运行。传统控制系统的监测方法比较落后,需要多名管理人员监测系统,监测时间必须是24小时,而电气自动化控制系统可以将水厂与互联网结合起来,在互联网技术的应用下对各环节生产作业进行自动化控制,这样的监测方式可以避免人工操作失误。24小时不间断监控在降低人力成本的基础上,也提升了水厂经济效益。(2)提高管理信息的可靠性。采用人工巡查监测模式,即工作人员应用仪器对各环节检查,记录并总结各项数据,但这样容易造成数据误差,影响水厂供水质量。应用电气自动化控制系统,将其联合互联网进行水厂实时监控,安装软件后对水厂内设备与作业进行24小时不间断检测,实时收集并汇总数据,弥补人工记录出现的纰漏,提高生产效率[1]。

2 电气自动化控制系统在水厂中的应用研究

2.1 水净化处理控制 水厂的自动化工艺特点是各个工艺单元既相对独立,同时各单元间又有一定的联系,比如取水泵房和送水泵房控制系统、加药控制系统、格栅配水池控制系统等,这些工艺单元内设备相对集中。因此,自动化控制系统较多应用PLC+IPC集散控制系统模式。系统自动化控制设计采用多主站加多从站的结构模式,可满足水厂自动化监控和保护需求。控制点分布在不同区域,遵循就近控制原则,在设备集中区设置不同PLC站来监控设备,再利用通讯网络实现各个PLC站的数据通讯,完成水厂的自动化控制。水净化处理环节是水厂作业的重要一步,对水厂监控管理和供水质量有着决定性作用。在水处理时应用电气自动化系统,发挥系统的净化功能,系统对过滤池反复冲洗,保证水质沉淀与过滤环节的水质量。冲洗时应注意两方面细节：一方面,应用自动化系统时应合理控制冲洗时间、频率等参数,根据要求设定数据,从而对水厂进行智能化控制；另一方面,应展开两次冲洗工作,即冲洗与反冲洗,实现滤池的净化,提高供水质量[2]。

2.2 进水与送水过程控制 从电气自动化控制角度来看,系统在水厂中的应用主要是对进水过程的控制。系统运行期间,水处理会花费较多的时间,除了取水,还要将水源运输到供水点。电气自动化控制系统中包含进水系统,工作人员会科学控制进水量,通过泵来调整水量,保证泵系统可以按照要求调整水量。

水厂送水过程的控制主要是针对水量的控制,应用电气自动化系统时需对水量进行全过程的控制,检测时也会根据实际需求量控制。比如某个小区在用水高峰期时需求量较大,如果不做好全面检测工作,将有可能导致小区送水量不足,或者水压不稳,甚至出现小区缺水的情况。各个地区的生活用水主要包含高峰时段和非高峰时段,高峰时段用水需求很大,自动化控制系统科学设置供水量,以满足居民用水需求为前提,做好水量的节能控制。应用自动化系统后,工作人员可对不同时间段的送水量合理控制,并对水压有效监控,根据实际需求调整送水量。在低峰期,水厂可以适当降低供水压力,避免水资源浪费情况出现,应用控制泵单元,利用自动变频控制技术降低能耗,改变耗水量,保持水厂水源稳定。

2.3 水质检测自动化技术 电气自动化控制系统的运行主要采用了智能化生产管理模式,将系统用于水厂中,通过对送水与供水等过程的智能化监管,提升水厂生产效率。无论是工业生产,还是居民生活,都离不开水,保障水质与人的生命健康密不可分。要求水厂在供水前严格检测水质,应用自动化监测仪,对水的流量、温度、水位、质量等参数进行检测,再使用p H测量仪、电流检测仪、漏氯检测仪完成更多细节检测。比如应用电磁流量计和非接触仪表可以测量水流量,保证水流量测量精确度；使用精密仪表不仅可以保证水位和温度精准,还能保障水质安全。

2.4 自动变频控制技术 不同水厂的自身情况可能不同,但治水工艺与流程大致一样,比如取水、混凝以及沉淀等。水厂内需要用到的自动化装备很多,比如水泵机组与配电柜、电动阀门等,这些设备的应用必须基于一定技术的支持,比如自动变频控制技术。由于季节和时间段不同,用户用水需求也会不一样,水厂供水期间的用水高峰特点鲜明,要求自动化供水系统的给水压力必须在用户需水量变化时做出及时改变。借助电气自动化技术,根据用水需求对水泵机组进行有效控制,尽可能的达到节能效果。自动变频控制技术不仅可以提高供水稳定性,还能按照用水量对水泵工作情况加以优化。借助变频调速技术改变供水频率,改进电机转速,从而达到节能目的。利用变频器,使用恒压变量或变压变量的方法实现变频节能供水,这时恒压变电供水系统主要依靠调节变频器转速来保证供水压力稳定。实际上,变压供水器就是以用户的用水量为依据,对变频器调节变速,这样的方式有良好的节能效果。

3 总结

总而言之,将电气自动化控制系统与自来水厂相结合,实现对水资源的自动化处理,在保障水质量的同时达到节能的效果。凭借着自动化系统的应用优势,将其用于水净化处理控制、进水与送水过程控制等过程中,发挥水质检测自动化技术和自动变频控制技术的作用,为自来水厂自控管理提供技术帮助,对水压有效控制,科学调整实际供水量,满足居民不同季节、不同时间段的用水需求。