陕西省水务集团蒲城县水务有限公司 陕西渭南 715500
摘要：现如今，我国的科技发展十分迅速，我国城市供水面临着严峻挑战。而科学技术的进步，许多控制设备成功应用在自来水厂建设领域。基于低碳环境下，为能实现自来水节能降耗目标，自来水厂应用自动化控制系统可有效满足需求。本文重点对自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用进行探究。
关键词：自来水厂；控制系统；应用
引言
为优化生产效率与供水质量，应积极采用自动化控制技术，为自来水生产控制提供技术保障。实践表明，PLC控制系统的应用对提高生产效率、降低运行成本、提高生产效益有积极影响。
1自动化控制系统概述
目前，自动化控制系统包含开环控制系统与闭环控制系统，开环控制系统也称之为顺序控制系统，其是由检测元件与执行机构以及被控对象等组成，通常应用在化工与机械领域。而闭环控制系统也称之为反馈控制系统，此系统主要通过输出量与期望值之间的偏差实现控制。基于给定信号角度分析，自动化控制系统包含程序控制系统、随动控制系统以及恒值控制系统。随着自动化控制系统的发展，其应用价值越来越高，且应用范围也不断拓展，例如在化工、机械制造及办公室自动化等方面的应用，甚至医学与生态方面也可应用自动化控制系统。步入21世纪后，科学技术成为社会发展的核心动力，并在社会发展中扮演关键角色，不管是国家发展或是社会进步，甚至个人发展，都需要借助科学技术与知识力量，从而才能够立足社会，立足于世界。
2关键工艺自动控制设计
2.1影响次氯酸钠投加量的因素分析
（1）清水库进水流量清水库进水流量的大小对投加量有直接影响，而这个流量会因用水调度或工艺等方面而发生较大变化，没有特定规律，可通过比例控制方法来解决。（2）水中氨氮含量目前水厂的次氯酸钠投加，一般采用氯胺消毒，水中的氨氮含量是投加过程最主要的影响因素。（3）清水库出水流量清水库的出水流量越小，滤后水在水库中滞留的时间越长，次氯酸钠混合、反应、挥发的程度越大。（4）清水库水位清水库水位高低不同，会对次氯酸钠的混合、反应产生一定的影响。次氯酸钠受温度和光照影响易分解，会造成出厂余氯值的不稳定，所以尽量保存在避光的场所，并且一般应在14d内进行更换，夏季时最好在10d内。
2.2添加药剂系统的自动化设计方法
文章主要研究加药系统自动化设计与加氯消毒站自动化程序设计。①加药系统自动化设计，其目的是控制药物消耗量。自来水厂的加药系统自动化设计目的是管控聚合氯化铝的添加，实现加药系统的节能与降耗。因而自来水厂应设定3台加药计量泵，且计量泵速度应利用PLC进行计算，然后通过通信实现速度的给定有效控制。而聚合氯化铝的加药泵速度PLC设计需要综合分析下述几方面因素：首先，计算聚合氯化铝的投加泵额定相应投加流量，其单位是L/h；其次计算聚合氯化铝的具体浓度，单位是g/L，其主要在配药完成之后利用系统进行自动计算；最后是沉淀池的进水流量，单位是m3/h，是应用PLC进行计算，若是投加浓度和原药浓度以及泵冲程不变，而投加泵频率与沉淀池进水量就会呈现现行关系。另外为确保节能与降耗效果，设计过程中要依照各种原水浊度实现投加比例的科学调节。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆②加氯消毒站自动化程序设计。自来水厂中加氯系统主要由气源系统、真空加氯系统、安全防护系统以及电气检测仪表系统等构成。为能够了解加氯是否处于手动或者是自动加氯状态，应在加氯机中设置加氯机手动/自动选取信号。自来水厂的加氯控制设计分成前加氯控制设计与后加氯控制设计，其中前加氯控制设计功能是去除藻类与破坏胶体，因此前加氯通常要依照远水流量的比例进行投加，如果加氯机发生故障，就会在SCADA中发出警报，同时自动切换到备用前加氯机状态。而后加氯控制设计，其功能是确保出厂水中的氯含量控制在合理区域内，能够对清水池与出水管道完成消毒。而控制原理与前加氯控制基本相同，若是加氯机发生故障，也会在SCADA中发挥警报，同时自动切换到备用前加氯机工作状态。
2.3恒压供水控制方案
当前，大多数自来水厂主要采用恒压供水控制方案进行供水，利用闭环反馈控制系统来稳定水压，最终使得恒压供水得以实现。恒压供水控制方案与加药控制方案较为相似，先利用PCL预设一个水压值，然后将现场测定水压值与预设的水压值相对比，进而合理调整变频器频率，改变水泵转变，实现调节水压的目的，以此形成一个持续循环调节系统，最终实现恒压供水。自动化运行的水泵在运行过程中往往会遇到各种不同情况，从闭合变频器开关开始，利用PCL对水池水位进行检测，若水池水位与预先设定水位相符，则变频器输出频率会从0Hz向上提升，而后水压能够反馈出变频器输出频率，若是水压不足，则变频器输出频率会持续上升至49Hz，这时就需要使用工频泵。若是用水量变小，水压高于预设值，则输出频率也会降低，出水量会变小，使得出水压保持恒定。但若是出现水压高而输出频率却降低的情况，PCL就会进行计时，当计时到一定时间之后，若水压降低至预设值，则停止计时，继续变频器的正常调速运行；若计时到一定时间之后，水压没有降低至预设值，则PCL会独自运行一台变频泵以此降低出水量，这时应停运工频泵。利用中央控制系中的PC机能够对现场进行实时监控，为了达到这一目的就需要对现场进行相关检测并将检测所得数据输入PC机中。
2.4在滤池主站中的应用
PLC控制系统多应用于滤池主站设计，监控面主要包括滤池反冲洗、过滤等。将水头损失仪、超声波水位计设置于滤池中，可准确判断滤池是否存在阻塞、液位是否合理，确定此类参数，对阀门开度进行调控，保证滤池过滤过程中可维持在恒水位。对于反冲洗控制，与PLC控制系统结合，可实现强制反冲洗操作，依据阻塞与过滤效果进行反冲洗。为保证控制效果，需在控制台安装排水阀与气冲阀。同时，为满足自动化控制要求，需对滤池阻塞、水位、异常情况进行跟踪监控，通过中控室计算机即可了解自来水厂运行现状，在出现问题时立即安排专员排除故障。
2.5次氯酸钠投加过程常见问题处理
（1）管道防腐蚀性处理次氯酸钠具有腐蚀性，为了防止腐蚀渗漏，宜采用UPVC化工管路，尽量用专用胶粘接。对于法兰及丝扣连接时，要采用耐碱密封材料。（2）管道结晶堵塞问题次氯酸钠溶液在与水接触的地方会生碱结垢，长时间会逐渐减小管径影响投加量。应在与水接触的入口处安装疏通孔，定期疏通；或可通过酸性溶液清洗。整套次氯酸钠消毒系统从设计到实现本着安全可靠节约的原则，秉承我厂自控程度高集中控制的特点。其中有流量闭环控制的技术亮点，也解决了系统管道易受腐蚀、结晶堵塞的难题。
结语
自来水制水工艺过程具有连续性、不可替代性及不间断性，通过自动控制系统可大大提供其运行可靠性、稳定性。随着社会的不断发展，对城市供水水质提出了更高要求，水厂自动化控制系统必然成为一种趋势。借助计算机技术、网络技术、信息技术等高新技术实现水厂生产过程的自动控制，设计适合制水工艺且运行稳定的自动化供水系统，尤其是次氯酸钠的自动投加系统，可以有效的解决供水工艺过程的诸多问题，可有效保证水质，提高自来水厂的处理能力。
参考文献：
［1］申玉霞,赵彩红.基于PLC的水净化设备的自动控制系统设计[J].制造业自动化,2012,34(22):146-148.
［2］潘卫文,应培琪,杨珍,等.次氯酸钠消毒剂在闸北水厂的应用及其有效成分衰减实验[J].上海水务,2007,35(1):19-20,15.
论文作者:张博
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/26
标签：水压论文; 自来水厂论文; 控制系统论文; 加氯论文; 滤池论文; 系统论文; 水位论文; 《防护工程》2018年第27期论文;