电气自动化控制系统在水厂中的应用探讨

刘伟

摘 要： 一直以来供水工程建设都存在自动化程度低的问题，这就导致水厂运行管理成本一直居高不下。针对于这种情况，同时人们对自来水质量的要求也不断提升，因此要求供水企业要全面提高自来水处理的技术水平，确保实现高质量的自来水供给。

关键词： 电气自动化控制；水厂；主要内容；应用

当前自来水普及面不断擴大，同时人们自身健康意识也不断增强，这就对自来水质量提出了更高的要求。在这种情况，自来水厂需要加快自身的创新步伐，充分的运用先进的技术来对自来水进行处理。电气自动化控制系统在自来水厂中的应用，有效的提高了自来水的质量，对自来水厂工作效率的提高也起到了积极的作用。

1现代自来水厂自控系统的主要内容

1.1当前水厂采用自动控制系统的结构形式

当前水厂采用自动控制系统的结构形式主要以数据采集和监控控制系统、集散型控制系统为主，这其中SCADA系统存在组网范围大及通讯方式灵活的特点，但其实时性低，无法实现大规模和复杂的控制。DCS系统由于采用的是分级分布式控制，其实现了真正的分散控制，具有较好的实时性，但利用软件编辑的工作量较大，不仅开发周期较长，而且对开发和维护人员具有较高的要求。相较于前二种系统结构，IPC+PLC系统可以实现分级分布控制和集中管理分散控制，同时PLC自身具有较高的可靠性，无论是组网、编程还是维护都更具便利性，开发周期不长，能够灵活实现对系统的配置和调整，并与工业现场信号直接相连，更易于实现机电一体化。这也使当前水厂自动控制系统中以IPC+PLC系统作为主要的结构形式。

1.2水厂自控系统组成以及制水工艺流程

1.2.1水厂自控系统组成

自来水厂自控系统包括的控制单元较多，而且控制单元设备也相对集中，因此自控系统多会采用PLC+IPC的集散控制系统（DCS）模式。在针对于采用PLC+IPC系统的水厂自动化控制设计时，通常会采用多主站加多从站结构的形式，以此来更好的满足水厂自动化监控和保护的要求。而且在水厂内不同的位置都分布着控制点，因此宜采用就近控制原则，将不同的PLC站设置在设备集中区域内，实现对该区域设备的有效监控，并利用通讯网络实现各PLC站之间的数据通讯，实现对水厂的自动化控制。

1.2.2水厂制水工艺流程

由于各水厂自身的实际情况存在较大的差异，这也导致具体的工艺流程存在较大的不同，但基本的流程却较为相似。如取水、药剂制备与投加、混凝、来流沉淀、过波沉淀、送水等。即通过从江河和地表等处将水抽入到净水厂，加入混凝剂及氯气进行混凝和消毒，排出反应后沉淀的污泥，通过过滤沉淀去除悬浮杂质，使水澄清，然后在离心泵作用下送入供水管网。

2电气自动化控制系统及其水厂中的应用情况

2.1进水过程控制

水处理过程是一个复杂的净水流程，从取水点到供水点，每个环节都需要进行电气自动化控制系统的设计，保证水生产过程的安全性和可控性。进水系统作为水厂作业过程中的入口，首先要做好水处理过程中的进水量控制。进水量的控制主要是通过水泵系统进行控制和调整，根据实际的生产需要，设计规划水厂的水泵数量，并结合实际需求对水泵系统进行设计和调试。针对进水后的水泵系统进行实时监控及远程调控，以确保每个水泵系统都能按照相应的标准进行水量的输送工作。

2.2水净化处理控制

水净化处理是水厂作业中的重要环节，对水质的保障起到决定性的作用。水处理过程中，需要采用电气自动化设备净化过程进行操作和监控。一方面，在水质沉淀与过滤过程中，电气化自动控制系统可以对滤池的冲洗和反冲洗进行控制。冲洗过程中，电气化自动控制系统可以根据需求控制冲洗的时间和频率以及冲洗的量，实现全智能化控制作业。通过冲洗和反冲洗可以净化滤池，从而提高水的净化质量。另一方面，是消毒净化，水净化过程中通过加氯可以杀死水中的微生物，从而起到消毒灭菌的效果。消毒净化过程中，可以利用电气化自动系统进行严格的把控，使投氯的量和时间都能够标准化、合理化执行，保证水的质量。

2.3水质检测控制

在水厂生产过程中，水质检测作为其中非常重要的一个环节，其会对人们的饮水质量带来直接的影响。因此可以在水质检测中引入电气自动化控制系统，以此来实现水质检测的有效控制。在水质检测中，主要是检测水中各种物质的含量，水质检测作为水处理结果的重要体现，如果人为来进行检测时，需要通过反复实验和调试，不仅会影响到水质检测的效率，同时不罕对水质检测的效果带来较大的影响。通过利用电气自动化设备来进行水质检测，可以实现对水质进行标准化和全方位的检测，同时还能够针对具体的需求实现全过程控制和科学调整。有效的实现了检测过程的科学性和有效性。

2.4送水过程控制

电气自动化系统控制的科学应用，主要是通过控制水量来控制送水过程，而水厂需要根据实际的使用需求，对送水量进行全程控制和检测。比如：某个小区的生活用水存在高峰时段和非高峰时段，高峰时段的用水量较大，如果检测不到位，送水量不够，往往会导致水压不足，使得高层出现缺水的情况。电气化自动控制系统可以提前设置不同时段的送水量，并对水压进行实时监控，从而调整送水的量，以确保居民的用水需求。

2.5自动变频控制技术

由于季节和时间段不同，用户用水的需求也会存在较大的差异，即供水过程中存在明显的用水高峰特征，这就要求供水系统给水压力要随着用户用水需求量的变化而进行调整。可以利用电气自动化技术根据用水需求来对水泵机组进行自动控制，从而实现节能的目的。在供水系统运用变频调速技术，不仅可以保证供水的可靠性，而且能够根据供水系统用水量的变化情况来自动对水泵工况进行调整，确保水泵机组保持高效的区间运行，达到低能耗及高效率的目标。可以说变频调速技术是一项具有较高科学性和可靠性的调节水泵运行工况的方式。另外，变频器也可以实现变频节能供水，其主要是依托于变频调速技术通过改变频率对电机转速进行调整，作为一种调速装置，不仅具有较高的可靠笥，而且易于操作和维护，具有较好的节电效果。利用变频器，采用恒压变理或是变压变量的方式来实现变频节能供水，恒压变电供水系统主要是通过对变频器转速进行调整来保证供水压力不变。变压变压供水系统则以用户用水量变化来对变频器转速进行调整，这种方式具有更好的节能效果。但这种方式受多种因素，因此在实际应用中还较为少见。

3结束语：

将电气自动化控制系统与自来水厂相结合，通过对自来水进行自动化处理，不仅可以确保水质的质量，而且水厂运行效率和运行安全系数会大幅度提高，实现低能耗的目标，全面提升自来水厂的处理能力，因此电气自动化控制系统在自来水厂中的应用具有极为广阔的前景。

参考文献

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