摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，电气自动化在各领域应用日趋广泛，不仅使生产效率提高，更方便了人们生活。自动化技术是采用机械代替人力的一种现代化生产技术，按照人类的经验，通过软件编程，预定生产工序自动工作，从而快速达到生产目标，将生产效率提高，增加生产总值。自来水行业开始越来越多的采用电气自动化控制系统，本文主要对自来水厂电气自动化控制系统的主要内容及具体应用进行具体分析。
关键词：电气自动化；控制系统；自来水厂；趋势
随着各领域生产加速，无论是生产还是生活，供水问题均是人们关注的焦点，与人们的生产生活密切相关，更与经济发展紧密相连。各大城市的自来水厂逐步朝向“安全供水、科学管理、优质服务”的领域发展，但依然有很多自来水厂自动化水平低，水厂运行成本不断增高，由此，如何才能提高供水效率、有效节约水资源成为自来水厂关注的问题，增强自动化水平，强化电气自动化控制系统的应用成为切实解决这些问题的关键。
1.现阶段自来水厂自动化控制系统的主要内容
1.1自动化控制的结构形式
从自控角度分析自来水厂自动控制系统结构形式，可以分为两种，集中式控制系统及分布式控制系统，这两种形式均是由计算机与可编程逻辑控制器组成的一种自动化控制系统。其中，集中式监控系统，系统组网简单，通讯方式较为灵活、但是缺点是难以进行大规模及复杂控制且使用的电缆较多。采用分布式控制系统，分散控制可以实现，且有着较好的时效性，节省电缆，但缺点是投资大，编程工作量大，需要动用较多的人力，开发时间长。IPC+PLC系统也是一种分级分布控制系统，同时也可以进行集中管理与分散控制，PLC稳定性好，编程与维护便捷，开发周期短，有着较为灵活的系统内配置，调整方便，可以直接连接工业现场信号，有利于将机电一体化实现，由此，大部分自来水厂青睐于IPC+PLC分级分布式控制系统，也是当前自来水厂自动化控制的主要结构形式。
1.2自来水厂制水工艺与自动化系统构成
鉴于自来水厂生产设备与建造位置存在差异，不同自来水厂在自来水制作过程中均存在差异性，但基本步骤与工艺流程大致相同。基本操作为：水资源选取（采用大型离心泵将江、河、地表等水抽入到净水厂）、自来水制备、药剂制备与投放、混凝剂制备与投入、平流沉淀、过滤沉淀、送水。在现代化生产工艺不断进步下，自来水厂逐渐淘汰了传统制水工艺，采取深度制水工艺，可以将自来水质量大大提高，更容易达到国家水质检验标准。现代化制水工艺结合了自动化控制仪表与计算机网络，使生产各个环节的监督与管理更加到位，从而减少了质量问题，工作效率提高，真正让居民饮用到健康、安全的自来水。
自来水厂的工艺控制单元，分为取水泵房自动控制系统、送水泵房自动控制系统、加矾及加氯自动控制系统、格栅水池控制系统、反应沉淀池控制系统、配电控制系统、水厂中央控制室自动化调度系统等。依据以上自动化控制系统单元，应用PLC+IPC的分级分布式控制系统（DCS）模式。该自动化控制系统，主站加多从站结构是主导，采用这种结构可以更好的进行自动化监控。在水厂不同位置设置控制点，依据就近控制方式，分别设置不同PLC站在设备集中区，从而对该区域进行集中监控，然后再通过通讯网络，可以实时获取PLC站间通讯数据，实现对整体水厂的自动化控制。
2.电气自动化控制系统在清溪自来水厂中的应用
东莞市清溪镇第五水厂工程分为三期，总制水规模为20万吨/d，一二期共为12万吨/d，三期为8万吨/d，均已建成投产运行。目前按20万吨/d作为一个整体对其电气自控系统进行升级改造。
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2.1水质检测自动化技术
在清溪第五水厂水处理中可应用自动化检测技术，对原水、出厂水、管网水等进行水质在线实时监测，水质自动化检测也是确保水质达到国家标准的重要手段，同时可以依据检测结果指导水处理工艺，实现水处理工艺的优化。自动化检测仪表随着人们对水质日趋重视，应用日渐广泛。水处理自动化仪表分为多种类型，包括流量、水位、温度、压力仪表，还有水质测量分析仪表，比如，流动电流检测仪、pH测量仪、余氯分析仪、低浊度在线检测仪等。在流量测量上，不仅需要应用电磁流量计，还需要应用非接触性仪表，而水位测表仪表也是水处理应用较为广泛的仪表，能够在清水池、滤池、格栅配水井中应用，分为吹气式、静压式、浮子式集中。自来水厂自动化的基础就是检测仪表的应用，增强对成熟检测仪表的应用，开发相关的检测技术，是扩宽检测范围，提高检测精度的重要手段。
2.2水处理控制技术
清溪第五水厂水处理自动控制系统包括有：聚氯化铝自动投加系统、次氯酸钠自动投加系统、石灰自动投加系统、泵房自动控制系统、反应沉淀池自动控制系统等，自动控制系统采用的产品都带有电量与流量采集CPU及加药、加氯、加石灰CPU，且带有系统监控软件，功能齐全、操作方便、可扩展性强等。自动控制系统有若干台PLC，在电量与流量采集及加氯、加石灰系统中各设置一台，在加药系统与加药配料中设置两台PLC，可增强系统稳定性与可靠性。工作原理是：自动化检测仪表对生产中各参数自动化检测，将信号反馈给PLC与控制室计算机，将信息显示在控制室模拟屏幕中。同时，PLC与计算机会对程序设定中的工艺参数进行比较，对某台设备工况自动调节。加氯控制系统应用对控制滤前流量比例投加方式进行考虑，同时关注滤后复合环路投加方式。滤前加氯流量比例投加原理是，使用自动化控制系统调节投加设定率与水流量，是一种开环控制形式，滤后原理是利用滤后流量进行比例投加，依据剩余氯值控制投加增量。加石灰控制系统根据PH值和流量采用比例投加方式，通过检测滤后水PH值和流量的分析确定投加比例；加药控制系统先对原水流量比例控制，然后比较沉淀池水浊度信号与加药系统设定值，依据比较值快速反应原水量变化，从而优化调整投药量；配药控制系统，先关闭溶解池出药阀，然后打开自来水进水阀，混合药剂与水，水位达到预定要求，将阀门关闭，搅拌药剂，再将溶解池出药阀打开。
2.3自动变频控制技术
依据用水需求自动控制水泵组运行，可以有效控制管网压力，减少爆管几率，降低漏失率，大大节省能耗，是清溪第五水厂自动化技术的重要组成。变频调速控制技术的基础是变频调整原理，在确保供水顺畅的基础上，按照供水系统用水量变化，对水泵工况自动调整，确保其稳定持续运行，提高效率。变频器是一种通过频率改变调整机电转速的工业装置，作为一种调速装置，有着维护与操作方便、节能效果明显的优势。可以采用恒压变量或者变压量两种方式使用变频器实现变频节能供水。恒压变量供水是通过变频器转速调整，让水压恒定，该项技术非常成熟，有着广泛应用；变压量供水系统则是依据用水量变化对变频器转速进行调整，节能效果较好，但受内外部因素影响较大，应用较少。
结束语：
随着自来水厂电气自动化控制系统应用力度增大，未来自动化系统将朝着网络化、信息化、智能化、一体化方向发展，不断将自来水自动化控制水平提高。智能化发展方向体现在设备智能化、控制技术智能化，使数据采集与信息传递达到智能化水平；网络化体现在自来水厂数字化、信息化，远程监控等；一体化体现在管理及监控的一体化，实现对水资源的优化利用与统筹。总之，经过清溪第五水厂电气自动化的实践探索，认为电气自动化系统在自来水行业的应用，有利于提高生产效率、提升水质。能有效降低能耗，实现节约水资源利用，能极大提高自来水厂水处理能力，值得进一步研究与推广。
参考文献：
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[3]孟晓东，李强.对轧钢电气自动化控制系统改造技术的研究[J].科技风，2016（18）：276.
论文作者:曾军儿
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：自来水厂论文; 控制系统论文; 水厂论文; 自来水论文; 电气自动化论文; 系统论文; 水质论文; 《电力设备》2017年第26期论文;