水厂自动控制系统的设计与改造研究

庄钰坤

摘要：当今社会，科学技术水平逐年攀升，人类生活更是日新月异，人们对品质生活的要求也变得十分严格。水是人类生活必不可少的宝贵资源和重要伙伴。随着高品质自来水需要的增多，作为水厂必须要对现有工艺进行革新，优化自动控制系统，促使其全面升级，以求尽快满足当今社会的迫切需求。基于此，如何确保高效、低耗、洁净的自来水供应，是自来水行业亟待解决的问题。本文将针对水厂自动控制系统的优化方案展开进一步研究，以便为今后的水厂供水提供参考。

关键词：水厂供水;自动控制系统;改造设计

引言：现如今，水厂已经基本上实现了自动化，而大力推广自动化的目标就是为了保证供水的安全和高效，确保生产的可靠性以及科学性，可以达到优质、低耗的理想供水狀态，帮助企业实现社会效益的最大化。但是在自动化进程中，设备故障问题也是时有发生的，想要确保水厂的运行效率，就需要对自动化系统进行升级改造，增强系统的稳定性以及智能化程度。

一、水厂自控系统的功能描述以及个人工作业绩

水厂自控系统属于一种较为先进的控制系统，采用分布式集散原理，具体来说，就是由中控室进行集中控制，中控室属于上位管理级，协调各分控站进行工作。现场各种数据全部都需要由控制系统完成采集，并借助以太网传送，最终实现集中监视和统一管理。与此同时，中控室监控系统也可以借助以太网来发布指令，传送控制命令到测控终端，这样就完成了单元的分散控制。如果监控设备出现故障，也不会造成太大的影响，水厂依旧可以正常运行，相关技术人员可以利用PLC站来监控水厂的实际运行情况。倘若PLC 站也出现了故障，此时可以通过“就地/遥控”的开关，实现切换操作。如果是厂级数据通讯网络故障，PLC 站可独立运行并完成相应的监控任务，确保水厂的运行效率不会受到影响。

本人从事水厂自动控制系统的维修、改造以及新增等工作，涉及到的内容较多，包括有厂内滤池系统、取送水泵站系统、次氯酸钠投加系统、投矾系统、烧碱系统以及聚丙系统的自控方面的工作。主要成果如下：滤池系统排泥车网桥通讯创新，原本为无线电台通讯，反应缓慢，受环境影响大，信息反馈延迟，后升级改造为无线网桥通讯控制，控制及反馈信息传输效率及传输稳定性大大提高。曾获厂内合理化建议二等奖;第五届职工创新发明大赛优秀“五小”奖。通过模拟量转换模块将4-20ma信号转换成以太网接入交换机设备，通过软件读取模块寄存器储存的数据，最小成本地实现了中长距离模拟量信号的转换，提高了传输速率和稳定性，曾获厂内合理化建议三等奖。近期正优化厂内压力爆漏报警程序，方向为当市政管道出现爆裂等情况时，可以将自动对我厂送水机组进行减量操作，实现对市政管道以及居民用水的保障。

二、水厂自控系统的改造设计

（一）PLC站新增功能

现场各PLC站在实际工作中发挥着重要功能，可以对所辖区域进行连续不间断的自动监测，全面掌握仪表检测参数，对具体的设备运行状况精准把握，并利用中间继电器对系统进行开停操作以及流量变化控制等。借助工业总线和智能仪表通讯，完成对电气参数信号的接收工作，电气参数信号主要包括电流、有功电压度等[1]。在实际工作中，PLC站都会配备彩色触摸屏，可以通过触摸屏了解到相关工艺流程以及 此时的设备运行状态等，掌握工艺参数，这样可以为生产管理提供基本保障，让管理人员有所参考，对生产运行情况准确把握。

（二）取水泵站程序的优化设计

在自动控制系统中，取水泵站占据主要地位，含有多个水泵，通常情况下，可以采用自动或者是手动两种形式完成操作。当选择手动时，无论是水泵的启动还是停车，都需要由工作人员来进行实时控制，确保取水泵站的运行质量，其他因素对其的影响比较小。当选择自动时，想要完成启动与停车操作则需要根据采集到的液位来进行控制，可以有效避免水位波动造成的影响，即使波动幅度较大，设备也可以正常运行。取水泵站程序的优化设计如下图1所示。

（三）加药控制程序的优化设计

在水厂的自动化程序中，加药控制程序主要是针对混凝剂而言的，在三种控制途径中，需要注意加药的时机，掌握配备混凝剂的关键技术和注意事项，并且合理控制阀门开启。值得注意的是，加药控制程序的实现需要参照药液的位置变化来确保实际效果。

（四）送水泵站程序的优化设计

在实际工作中，为了确保水厂的运行效率，实现水厂供水的节能与高效，对送水泵站程序进行优化设计是十分必要的。在进行设计时，需要保证出口压力始终保持在恒定的状态，因此要实现送水方式设计的优化升级，转变传统送水形式，将其升级为恒压供水，采用恒压供水的设计原理可以进一步提高送水泵站的效率与工作质量。送水泵站程序的优化设计图如下图2所示。

从送水泵站程序的优化设计图可以看出，在进行相关操作时是以用户的用水需求量作为基本参数，在此基础上通过变频器带动水泵机组的运转，从而起到稳定管网压力的作用。简单地说，在系统正常运行阶段，如果用户出现用水量增加的情况，用水频率升高，可以满足用户的实际用水需求，可以通过增加水泵数量或者是提升水泵运转效率的途径来适当增加供水量，确保用户的供水充足。当用户用水量呈现出递减趋势时，此时的用水频率会降低，那么水泵也可以适当减少转速或者是数量，实现对供水量的合理调节[2]。这样做的目的，一是可以保证用户的供水充足，二是可以做到低耗和环保，促使水厂经济效益的提升。在供水水泵正常运行的同时，为了保证运行效果，还需要对重要参数进行检测，一旦发现参数异常的情况，需要采取有效的应急措施加以防范或者是做报警处理，值得注意的是，此时一定要关闭出水阀。

（五）排泥控制程序的优化设计

除了上述几种控制程序之外，排泥控制程序的优化设计也是十分必要的，在水厂的运行阶段，无论是反应池还是沉淀池都需要采用一定的排水手段和添加排泥装置，确保高品质供水，保证水质的洁净与安全。排泥控制程序可以将污泥排到指定区域，每个水厂的排泥周期都不一样，需要结合生产现状和平时的经验来确定。在排泥结束后，还需要配合使用污泥浓缩机以及先进的污泥切割机，通过设备的使用可以完成对污泥的再处理，在处理污泥过程中回收的水资源会得到有效利用，再次参与净水。另外，污泥也可以用作其他用途。

结论：综上所述，从目前的情况看，自来水技术已经趋于成熟，处理的手段也十分多样，再加上近几年自动化程度的提升，促使供水行业得到了较快的发展。但是在实际生产环节，依然会出现设备故障的问题，影响水厂的运行效率。基于此，对自动控制系统进行优化升级是十分必要的。

参考文献：

[1]范骏，邓晓，任九天.扬州第四水厂自动控制系统改造及优化运行[J].中国给水排水，2017，33（22）：98-101.

[2]陈星，郑全兴，朱彬.供水工程自动控制系统的安全性及可靠性研究[J].住宅与房地产，2017（24）：285+292.