赵方乐
济南东泉供水有限公司 山东济南 250000
摘要：现如今在我们生活中，供水大多来自于自来水厂，自来水厂的供水过程非常复杂。水是万物的源泉,是我们生存和生活不可缺少的，在我们的日常生活中起着重要的作用，水质是否安全直接关系到我们的人类健康，因此自水厂的水质是否安全以及自来水价格是否合理关乎国计民生。为了保证人们生活用水的方便和供水协调，需要建立一套自动化供水系统。本文主要分析了自来水自动化供水系统的组成，以及水厂普遍存在的一些问题，并由此针对如何改进水厂自动控制系统提出了相应的建议，为人们提供了高效优质的生活用水。
关键词：自来水厂；供水系统；自动化控制
一、概述
随着城市化进程加快，城市居民越来越多，饮用水的需求也在增加，为了满足日益增长的城市用水需求，相关部门开始关注水厂自动控制供水系统是否完善，是否能够满足当前居民用水需求，但对于水厂本身，他们关心的是供水效率和供水成本。这就要求我们应用最先进的科学技术进行自动化控制，实施多方位监测，从成本，效率和安全的角度真正确保城市用水的需求，提高水厂的效率的同时还可以保护人们的身心健康。
二、自来水制水工艺及自控系统的组成
1.自来水生产过程
不同的自来水厂根据自己的实际情况采用不同的工艺流程和设备，但基本过程是一样的，大概分为几个步骤：水提取 - 制备和定量 - 凝结 - 对流沉降 - 过滤沉淀 - 输水。生产过程采用最新深度处理工艺，自动控制仪表设备选用分布式分散控制系统，结合先进的计算机控制技术和网络技术，实现对整个生产过程的自动化管理和控制，为水厂创造更高的生产效率和水质。
2.自来水自动控制系统的组成
从整体自动控制系统的多个控制站来考虑，可以选择任意一级控制站作为代表，并分析控制站中PLC的硬件和软件设置，其中PLC的硬件配置包括扩展的基本框架和CPU，电源，数字输入输出，模拟和通信。 CPU和电源模块位于左侧插槽中，其他模块可以自由安装，根据实际情况设置基站拨号，通常情况下，它是十六进制的，但是除了主要的基本单元拨号号码0以外，您必须将本机设置为“关闭”状态。
3.控制方案
配料系统设置为单闭环自动控制系统，如图1所示。根据图1，配料过程是一个反馈控制过程。在中央控制系统中设置SCD值，参考水源特性参数，实现自动加药，搅拌混合，然后通过SCD检测水质，最后将检测结果以4位数的形式转换为PLC，20MA信号。将得到的结果与预测设定值进行比较，通过PID计算控制变频器的频率，合理调整计量泵，形成整体循环控制系统，合理控制自动加药量。
4.加氯化系统自动控制方法和氯气泄漏控制方法：
（1）预氯化控制方法：参照4-20MA信号对PLC3处理得到的源水进行氯化操作。由中央控制器设定的预氯化值和原水的瞬时流量决定了该信号。
（2）后氯化控制方法：与PLC4处理后得到的氯化控制方法不同，控制后的氯化剂氯化量信号由PLC3发送，但信号通过实际测量获得。氯值和中央控制器确定余氯的设定值。
（3）氯浸法的控制方法：PCL3负责氯浸出的检测。如果现场的氯气量超过预测的限制，它会自动发出警报并自动打开氯气吸收中和设备。
（4）过滤器和反冲洗控制方法：将现场液位谈判器发出的模拟值与预览设定的液位值进行比较，以保证液位恒定，当液位值高于先前当液位设定好时，PCL会增加出水阀。当现场液位低于预设液位时，PCL将减小出口阀以保持连续的反馈状态，以确保过滤器位。如图2所示。
（5）恒压供水控制方式：目前我国供水厂的供水方式大多为恒压供水，通过闭环反馈控制系统使水压稳定，实现恒压供水供应。如图3所示。从图3可以看出，恒压供水控制原理与定量控制原理相似，现场测得的水压与预设的PCL5水压值进行比较，从而改变了频率的变频器来实现水泵的变化，调节水压的目的是通过连续的循环调节来提供恒压供水。
三、目前自来水厂供水系统中存在的问题 分析
1.供水系统稳定性差
城市供水管网建设较早，老化现象比较严重，也存在很多问题，农村供水网络稀疏，水压不足造成的水压系统造成了供水系统不稳定的弊端。
2.水厂的供水能力较低
目前，许多水厂的供水短缺主要有两个原因，首先城市化进程的加快，城市居民人数与以前相比大幅增加，生活用水需求量大幅增加，尽管供水管网在扩建，但供水依然不能满足正常的生活用水需求。其次全球气候变化也导致近年来降水量减少的趋势，水厂的水资源已成为主要限制因素，这是造成供水能力低下的另一个原因。低水供应能力将对国家的生活和发展产生重大影响，这是所有供水厂目前面临的最普遍的问题。
3.水厂的水质不安全
投资工厂时，水厂需要关注选址问题，因为水源地对供水厂的供水成本和水质有直接影响，还需要考虑到外部因素，许多工业区产生的废水随意排放产生的工业污水和生活污水，都将对水厂的水质产生巨大影响，这也会对水厂的供水质量造成严重的安全问题。
4.水厂成本高，回报低
投资建厂的最终目标是在提高人民生活质量的同时获得实惠。然而，许多水厂的投资成本很高，但收益并不乐观，一些水厂的不合理选择和设备的高投入为水厂造成了高昂的成本，由于供水系统不完善，供水能力不足，后期大量维修，也造成了供水系统。收益并不是那么好。
四、如何改善自来水厂的自动化控制系统 提出几点建议
1.提高自来水厂自动化控制系统的稳定性。由于自来水厂供水系统是一个系统和复杂的项目，仅仅依靠人力投入是不够的，这需要一个完整的自动化供水控制系统，进行全面监测，以确保水质和水量，从而实现水厂供应的安全性和稳定性。
2.自动控制系统的优化和集成。自动控制系统的优化和集成可以帮助水厂从根本上控制成本，为公司带来效益，并能及时分享信息资源。
3.使用最新的自来水优化技术。针对当前自来水厂的许多问题，我们需要采用最先进的优化技术来优化自来水厂的供水和水量质量，并确保人们使用水的需求和安全。
4.优化进水泵房控制系统。许多供水厂调查发现，泵房控制系统的工作滞后，泵的运行频率也难以控制。因此，需要优化抽水机房的控制系统，采用串级控制系统提高灵敏度，以提高沉淀池的打磨能力和过滤池的过滤能力，从而达到高优质高效的供水表现。
5.优化供水泵的设计。目前，许多水厂正在使用恒频定速泵，当泵运行频率较低时，会导致效率低下。因此，供水泵的优化设计将工频固定泵优化为全变频泵，大大提高了泵的效率。虽然全频泵的初期投资会较大，但工作效率会大大提高，产生高收入。
五、现代水厂自动化控制系统的设计与实现
通过以上分析，我们可以了解自动控制系统在水厂生产控制中的应用意义，从现代水厂自动化控制系统的设计和实施角度来看，系统控制的基本单元应能实时控制运行条件，保护设备，检测设备故障，并自动生成监测数据和信息由系统生成。直观显示输出，为生产运行控制提供依据，在系统结构设计方面，为保证结构的灵活性和兼容性，应采用模块化设计思路，降低设计难度和系统实施成本，主要模块包括：中央控制模块，数据库模块，控制命令执行模块，工作站模块，数据采集模块，数据处理模块，通信模块，故障诊断和报警模块等，所涉及的子系统包括：计量系统，计量控制系统，配电系统，总线系统，PLC系统，流量调节系统等，每个模块与每个子系统应具有良好的兼容性，为保证系统运行良好，通过各子系统的协调实现现场数据的采集，处理，传输，发送控制指令和自动控制。
从流量调节子系统设计的角度出发，系统应能根据控制指令和PLC控制编程条件设定流量设定目标，自动调节和控制流量，同时满足准确度要求并且可以精确控制流量；配料控制子系统应能够根据系统指令自动控制和调整药物浓度和配料参数，确保配料符合预期目标，使水质符合标准，避免资源浪费；配电子系统应能够根据生产需要自动选择合适的功率，主动进行无功补偿，调节电压和电流，确保各类仪器设备保持良好的运行状态，降低故障率。在具体系统的设计和实施中，不仅要考虑系统的经济性和功能性，还要考虑系统的先进性，可靠性和扩展性，提高生产水平，保证系统的控制性能，避免资源和投资的浪费，增加运营和维护成本。水厂在设计自动化系统时，应合理选择设计方案，做好系统结构的设计，以保证其可行性和合理性。
结语：
综上所述，自来水厂的供水过程关乎人们的生存和生活，安全可靠的水源与我们的健康息息相关，因此我们必须针对现阶段自来水厂供水过程的不足，找到合理的预防措施，从而为人们提供安全的水源。
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[4]刘超.浅析供水设备电气自动化控制技术[J].建筑工程技术与设计, 2017(13).
论文作者:赵方乐
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/17
标签：水厂论文; 自来水厂论文; 供水系统论文; 系统论文; 水质论文; 模块论文; 控制系统论文; 《防护工程》2018年第14期论文;