自动控制技术在工业用水节水节能中的应用

范琰

【摘要】水资源紧缺是目前世界各国在进行工业化发展的过程中所面临的重大问题之一，在大量的工业生产中，水资源的消耗不仅给国家能源带来的了浪费，与此同时还增加了企业在进行工业生产时的用水成本。自动控制技术在工业生产中的合理利用，将会从根本上解决这一水资源消耗问题。

【关键词】自动控制技术；工业用水；节水节能

自动控制技术是在20世纪中发展的最快、给人类生产生活带来影响最多的一门科学技术，而在21世纪的工业生产领域，自动控制技术也是最重要的技术之一。自动控制技术从字面意义上来讲就是通过电子机械、仪器仪表、计算机以及其他自动化装置来代替生产中的各种人工的手动化操作，相较于人工手动化操作来讲，自动控制技术在工业中的应用更为快捷、可靠，并且具备一定的准确性。本文通过对自动控制技术进行分析，总结出了在工业用水节水节能的相关应用性能及为工业用水带来的节水节能效果。

1、自动控制技术在工业用水节水节能的应用概述

通常来讲，工业用水的节水节能通常可以分为生产管理性和自动控制技术性两类。其中自动控制技术性的节水节能措施包括在工业生产过程中对循环用水系统进行建立和完善，以及对工业生产中的生产工艺和用水工艺进行改革[1]。在工业生产过程中建立完善的循环用水系统可以从根本上提高工业生产过程中工业用水的重复使用率，而工业生产过程中所用水的重复率越高，越能降低工业生产的用水量和水消耗程度。与此同时该做法还能在极大程度上降低工业生产过程中的污水排放数量，减少工业污水排放对生态环境的影响，继而从根本上减缓工业生产过程中的水资源供给压力。而通过自动控制技术对生产工艺以及用水工艺进行改革，其中重要的技术手段包括在工业生产过程中采取省水新型工艺、选用无污染或少污染的工业生产技术以及推广新型节水器具[2]。

以吉林省长春市绿园区汽车制造厂为例，在没有将自动控制技术融入工厂用水之前，该汽车制造厂每天用于厂内清洗的用水大概在20吨以上，而且大量的洗刷污水的排除对周围的环境也造成了一定的污染。但在使用了一系列相关的水资源自动控制系统之后，该汽车制造工厂每日的用水量得到了大大的降低，每天都能控制在12吨左右。目前在我国常用的工业用水节水自动控制技术包括自动控制重复用水技术、自动控制洗涤节水技术以及自动控制冷却节水技术。上面所提到的吉林省长春市绿园区汽车制造厂就是将这三种技术进行结合而达到最终的节水效果。自动控制重复用水技术可以使工业用水得到重复使用，用自动控制技术的相关特性发展工业生产外排污水回用以及“零排放”技术。该技术可以通过对企业污水进行处理后将其还原进行再利用，尤其是在供水困难的相关地区更应使用该种自动化控制技术，继而完成对企业用水的节水节能。而自动控制冷却节水技术则是利用自动控制技术来进行工业生产蒸汽冷凝后的水回收再利用技术，采用自动化的技术对企业生产过程中的蒸汽冷凝水回收网络进行优化，建立以闭环控制技术为主的笔试回收系统。在进行工业生产的过程中，应对蒸汽泠凝水回收设备装置进行大面积的使用，并对生产过程中对漏气率小、背压度大的自动控制节水型疏水器进行推广。与此同时，还应通过自动控制技术对工业生产中蒸汽冷凝除铁、除油技术进行优化。

2、自动控制技术在工业用水节水节能中的应用分析

2.1自动控制冷却节水技术应用分析。在对工业用水进行节水节能的控制过程中，采用自动控制技术进行高效的冷却节水是最为重要的环节。首先，应将自动控制技术的相关原理应用到高效的工业用水换热设备当中，实现对工业用水换热设备中换热器以及其换热流程的优化，继而是工业生产用水中的自动化物料换热节水技术得到推广[3]。其次，利用自动控制技术生产出高效环保节能型工业生产用水冷却塔以及相应的冷却器具，使得循环冷却水系统能够实现自动化控制，淘汰以往的用于工业生产用水冷却的人工操作的冷却池、冷水池以及冷却器具，将自动化的高效旁滤器应用到工业生产用水的冷却环节当中。最后，利用相关的自动控制技术，建立起一套高效的循环冷却水处理技术，在工业生产用水的敞开式循环间接冷却水系统中融入自动化技术，使得其的水处理运行技术能够实现自动化工作以及浓缩倍数>4的相关水处理环节，用自动控制技术来限制高磷锌水在工业生产用水的冷却环节当中的使用，继而从根本上实现对工业生产用水的节水和节能。自动控制冷却节水不仅能够为工业企业提供充足的用水，也能够降低其成本支出，与我国建设资源节约型社会相吻合，因此，针对自动控制冷却节水技術在工业用水节水节能中的系统建设与应用对推动我国工业发展至关重要[4]。本文所讨论的自动控制冷却节水技术其应用流程如图1所示。

首先，工业生产过程中温度及杂质较高的冷却水经过给水管道的引导，流向了制冷器，本次研究中所设计的自动控制冷却节水系统制冷设备采用石墨制冷器，其好处为工业循环冷却水在经过该处理器冷却过程中能够将大量工业杂质从冷却水中分离出来，提高了冷却水质量。同时高效的制冷设备也可以实现快速降温，从而实现初步降温的目的。此过程中需要保证工业生产中冷却水量供给充足，以最大化发挥制冷器的作用，提高工业用水降温相率，为后续水处理工作提供帮助[5]。其次，经过初步冷却的工业冷却水需要采用电导率检测仪来实施检测，以确保电厂锅炉给水和蒸汽冷凝水等高纯水电阻率的在线连续监测。同时也可以将检测结果传输给废酸水中和站，从而制定下一阶段的冷却水处理工作。此阶段自动控制冷却节水技术主要是对已经冷却的冷却水实施杂质监督，从冷却水质中分析水中所包含杂志、颗粒物、温度等数据资料，如果工业用水经处理后无法满足工业生产需求而需要向外界排放，则可以将工业给水对环境的影响及损害降到最低，有力的推动了环保工作开展，为我国水资源可持续利用提供了较为科学的使用方法。如果工业用水经电导率检测仪检测后相关指标符合循环冷却处理要求，那么将通过给水管道将冷却水传导至废酸水中和站，以便实施接下来的循环水去除杂质等工作[6]。

第三，废酸水中和站循环冷却水处理。目前，我国工业用水节水节能工作中循环冷却水水质管理和加药管理主要采取人工作业方式，对工作人员数量及工作效率依赖性较高，在工业循环冷却水处理过程中需要耗费大量的人力物力来进行操作，而且还存在着操作强度高，水质波动大，加药滞后，容易过量和不足等影响水处理效果和运行费用等不利因素。不仅降低了整个工业用水节水节能工作效率，也在一定程度上影响了工业循环冷却水的处理质量，造成节水节能工作没有取得理想的效果，经济成本支出较高。根据现有工业用水节水节能工作发展情况分析可知，我国冷却水处理技术与欧美发达国家差距并不是很大，经过二十多年的开发、研究和应用，国内生产的药剂已经能够满足工业循环冷却水处理需求，同时与国际水平相比，具有较高的价格优势。并且，适时地开发系列自动控制系统和装置，实现水处理运行控制的智能化、自动化，是当前我们急需解决的问题。本文研究中充分利用现有技术和设备，将工业循环冷却水从源头开始，直到回水返回给工业生产，整个过程均处在自动控制冷却节水系统监控之中，经过自动加药处理后工业循环冷却水实现了总碱+总硬（CaCO3计）控制1600ppm，浓缩倍数≥5，碳钢腐蚀率≤0.075mm/a，污垢热阻≤2.5×10-4m2〃k/w，异氧菌数<5×105个/ml的主体目标[7]。最后，经过给水管道将已经冷却处理完毕的工业循环冷却水重新回流给工业企业，用于工业企业再次生产。

2.2自动控制重复用水技术。在工业生产用水过程中，大力推广和发展自动控制重复用水技术，可以有效提高工业用水的重复使用效率，继而达到工业用水节水节能的目的。首先，应利用自动控制技术的相关理论建立起自动化的工业循环用水系统、工业串联用水系统以及工业回用水系统，大力推进企业对于其自身用水网络集成技术的应用与开发，对已有的企业用水网络系统进行优化，并根据自动化的控制技术对工业生产中的用水网络集成技术进行改建、扩建和新建。其次，还应利用自动控制技术来进行工业生产蒸汽冷凝后的水回收再利用技术。采用自动化的技术对企业生产过程中的蒸汽冷凝水回收网络进行优化，建立以闭环控制技术为主的笔试回收系统。在进行工业生产的过程中，应对蒸汽泠凝水回收设备装置进行大面积的使用，并对生产过程中对漏气率小、背压度大的自动控制节水型疏水器进行推广。与此同时，还应通过自动控制技术对工业生产中蒸汽冷凝除铁、除油技术进行优化。最后，利用自动控制技术的相关特性发展工业生产外排污水回用以及“零排放”技术。该技术可以通过对企业污水进行处理后将其还原进行再利用，尤其是在供水困难的相关地区更应使用该种自动化控制技术，继而完成对企业用水的节水节能。具体的自动控制重复用水技术流程图如下。

结论

综上所述，在我国目前的工业生产过程中，工业用水浪费情况日益明显，这样的状况在给工业生产的用水成本带来了一定负担的同时，也给国家的水资源造成了一定的浪费。自动控制技术是目前用于工业生产的主要技术之一，将其融入到对工业用水的节水节能当中，可以有效实现对工业用水节约程度，减少为工业用水供水设备的维修次数。

參考文献

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[2]王文新.自动控制技术在园林节水灌溉中的应用[J].电子制作，2013，05（06）：67.

[3]孙莉，陈曦，董辉.节水节能技术在建筑给排水中的应用[J].中华民居（下旬刊），2013，11（05）：100-101.

[4]王军，包安明，张清.精准农业种植中棉田膜下自动控制滴灌系统的应用[J].干旱区资源与环境，2010，01（06）：184-189.

[5]王伟，柴天佑.工业中应用的控制技术发展新动向[J].控制工程，2012，01（13）：1-5.

[6]颜波，伍桂松.化学工业冷却节水、凝液回收和污水净化回用措施探讨[J].化学工业，2012，07（16）：6-13.