摘要：近年来，随着城市水资源需求量的不断增加，很多自来水厂内的自动化水平也得到了有效的提高，都加强了自动化控制系统的建设。自动控制系统可实现电能的控制，药剂数量和水量在自来水厂制水过程的各个环节，如进水，准备和剂量，输沙量和水供应，减少能源消耗，提高工作效率，提高经营管理水平的水生植物，改善水质。与此同时，它也取得了社会效益，满足了人们生活和工作的需要。本文针对自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用开展分析。
关键词：自动化控制系统；自来水厂；节能降耗
中图分类号：TU991 文献标志码：A
引言
近年来，随着城市对水资源需求的不断增加，自动控制系统的建设引起了城市水厂的关注。随着城市化进程的加快，大部分控制装置已成功投入水厂建设。为了节能降耗，自动控制系统在水厂的应用能够有效满足需求。因此，研究重点是自动控制系统在水厂节能降耗中的应用。
1、概述
目前，随着我国对水资源需求的不断增加，城市供水也在逐年增加，给供水企业带来了巨大的压力。为了保证供水的平稳高效，供水自动控制系统的研究和应用得到了加强，供水自动化水平得到了很大提高。目前，大量水厂已经应用于自动控制系统，不仅提高了供水效率，满足了社会需求，而且大大提高了水厂的节能性，降低了能耗，给水厂带来了更可观的经济效益。本文主要探讨自来水厂自动控制系统的建设及节能方法，希望能为我国自来水厂节能降耗目标的实现及供水效率的提高做出贡献。由于自来水厂对人们的日常生活影响很大，消耗大量电能，电气自动化与自来水厂运行相结合可以提高节能降耗的效率。在此基础上，对水厂如何有效利用自动控制系统节能降耗进行了探索和分析，以供参考。
2、自来水制水工艺
在人们的日常生活和工厂运营过程中，自来水是必不可少的。自来水厂已经成为人们生活和许多工厂运营中不可或缺的一部分。由此可见，自来水厂对人们的生活质量和社会经济发展至关重要。目前，随着社会对水资源需求的不断增加，自来水厂的供水量也在不断增加。在这种情况下，提高了自来水厂的制水和供水技术水平，有效提高了供水质量和效率，有效防止了长期供水现象的发生。目前，许多自来水厂采用互联网技术对供水工程进行监控，确保供水顺畅高效，改善制水工艺，实现自来水供应的自动化、智能化控制。水的生产过程分为几个步骤:取水-制备和试剂用量-混凝-平流沉淀-过滤沉淀-供水。水处理工艺采用最先进的处理技术，能够满足我国相关标准的要求。自动控制设备主要采用分布式控制设备，利用互联网实现设备与计算机控制系统的互联，从而实现自来水生产过程的自动化、智能化管理和控制，有效提高供水效率和水质，为水厂创造更可观的经济效益。
3、自动化控制系统概述
一般来说，自来水自动控制系统主要由两个系统组成，一个是开环控制系统，另一个是闭环控制系统。开环控制系统也称为顺序控制系统。它通常用于化学和机械领域。闭环控制系统主要由输出和期望值之间的偏差控制。通过分析和判断信号，控制自来水的生产和供应。目前，随着我国自来水供应领域自动控制水平的不断提高，自动控制系统的应用价值也在不断提高。它的应用领域非常广泛，如化工、机械制造、办公自动化等领域，也可以在医疗领域应用自动控制系统。21世纪以来，科学技术的发展已经成为每个国家发展的基础。只有不断提高科技水平，国家的经济和综合国力才能得到有效提高，才能立足于世界。自动控制系统应用于自来水厂时，通常用于控制多级控制站的自来水生产和供应。正常情况下，一级控制站采用可编程序控制器自动控制系统。在节能研究过程中，必须对控制系统进行深入分析。PLC自动控制系统主要由中央处理器、电源和通信硬件组成。
4、自来水厂控制系统的构建
在进行自来水厂控制系统的构建，只要对水质的监测所用的自动化水处理以及各个部分的机电一体化进行相应的处理，便能够使得水厂能够实现自动化智能化。
4.1控制系统的总结构
在控制系统中主要分为现场控制、主控制和相应的管理结构。对于这三个结构而言，对于现场控制主要是在自来水厂的现场终端进行一定的视频检测。通过相应的视频接口，使得自来水厂的实时数据能够传输到主控部分，在这个过程中对其中各个部分进行一定的分析，以确保其工作能够正常地进行。再者就是通过相应的信号装置在进行工作时对各个部分的信号进行采集，这就使得在工作时的数据能够实时传输并对这部分的数据进行一定的分析。另一个控制方式就是在进行监控时，通过各个部分的站点所传输的电信号数据进行一定的分析，使得主控制室了解到各个部分和相应的环节所运行的情况。对于中央控制室，也就是主控制层而言，就是对生产过程中的各个站点所需要的信号和相应的传输信号进行一定的分析，从而分析出整个系统的运行情况。对各个环节进行一定的调整，使得整体的运行能够稳定。而管理层主要采用一定的人为管理，对其中所出现的异常情况而系统无法识别进行一定的人工管理，使得整体的运行能够稳定。
4.2水质检测自动化系统的搭建
在整个自来水厂的运行过程中水的检测系统是极为重要的，通过相应的水质检测能够保证自来水厂的输出水能够稳定输出，同时能够保障其安全性。在进行自来水厂自动化监测的时候，通过相应的水质检测设备，其中包括酸碱性和水中有害物质的测量，使得水质输出是能够达到所需要的要求。同时对于整体的运行而言，通过对其中的各个部分进行连接从而对不达标数值进行报警。
4.3水处理的自动化
在自来水厂的运行中对水进行相应的处理的时候，采用的控制理论和相应的控制方法以及处理过程应当根据现在的条件进行一定提升，以保障整个水处理在运行过程中能够达到最好的水平，避免在运行过程中由于水处理的环境而出现问题，对最终的水质造成影响。同时在水处理的过程中，对于过滤以及加氯气，加药这些环节。应当实现自动化运行，从而使得在整体的运行控制能够在自动化条件下运行时的稳定性和控制的便捷性得到全面的提升。
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4.4自来水厂控制部分的集成
对于自来水厂各个处理环节而言，其中相应的控制部分相互独立但是又相互关联。因此在这个部分出现问题的时候应当进行及时的处理。其中处理的方式包括对各个部分进行一定的集成从而对各部分出现的问题进行及时的解决。对于自来水厂的控制系统而言，应当在这个部分进行主要的分析，实现对整个过程的自动运行，同时对运行中的状况进行识别和分析。
5、自动化控制系统在自来水厂的应用中节能降耗方法
5.1加药加氯自动化系统控制设计
此设计的主要目的就是对药剂消耗进行有效的控制，自来水厂一般情况下是对聚合氯化铝的使用量实施针对性控制，这在较大程度上能够达到节能降耗的目的，需要进行氯化铝使用量采用有效方法进行计算，同时还需要通过该系统对加药计量泵投入速度实施有效的控制，在基础上还需要对速度实施精确的计算。此外，在对加药投入速度计算的过程中，需要对计算进行有效的设定，其中需要通过手动冲程、额定投加流量以及投加量等对设定量进行有效规范。除此之外，自来水厂有加氯系统，主要是对水质进行消毒工作，由真空加氯系统、气源系统以及控制检测仪表系统等构成，在设计程序过程中，一般分为前加、后加与补加，其中前加氯控制在设计过程中主要是避免受一些因素的影响，需要通过前加氯机来完成相关工作；后加氯机主要是保证水质中氯含量，一般情况下起到消毒的作用；补加氯主要目的是确保出厂水和管网水内保持一定量的余氯。现阶段由次氯酸钠替代液氯的使用已是一种趋势，次氯酸钠的自动化投加控制系统与聚合氯化铝情况相类似。
5.2取水泵站自动化控制系统设计
取水泵站主要是通过工频泵与变频泵的组合使用，能够有效提高原水输送质量。取水泵站不但是电能消耗站点，而且在较大程度上、也是自来水厂进行节能降耗控制的站点。自动化控制系统在设计过程中，需要把水泵分为两组，分别是变频组与工频组，在运行过程中需保证至少一台运行，如果一台停止运行时系统会自动切换到另一组继续运行。一般情况下，根据清水池水位对变频泵进行有效调整，PLC自动化控制系统在进行频率调整过程中需要通过水位变化来完成，在此期间需要通过系统记录前一台频率，主要是因在运行过程中与之前频率保持一致，还需要进行不用限定值的设置，主要是对工频泵启动数量进行有效控制。
5.3沉淀池排泥系统自动化控制设计
自来水厂沉淀池排泥系统主要是通过排泥车与排泥阀组成，在设计过程中主要是建立在对排泥车的有效控制，其中沉淀池根据排泥阀达到节能降耗的目的，以此有效控制排水量，系统再根据实际情况对排泥阀开启时间的有效设置，在此基础上若泥量增加，会在一定程度上延长开启时间，若泥量降低，会减少开启时间。因此，需要达到一定的效果，而且在较大程度上可提对水量进行有效的控制，若排泥车能够对速度进行控制，能够在较大程度上对节能降耗进行有效实现。
5.4送水泵站自动化控制设计
送水泵在一定程度上与取水泵有较大的相似之处，由工频泵与变频泵构成，在运行过程中应当保证变频泵正常运行，如果变频泵运行时间结束后，系统会将自动切换另一台变频泵。在对变频泵实施调整过程中，应当通过出水厂压力来实现，若管道压力不大于用户设定压力值，自动化控制系统会在一定程度上对变频泵频率进行有效增加。除此之外，工频泵开启数量与取水泵站一样，对频率的调整与变频泵相同。
6、自动化控制技术的发展趋势
自动化控制技术整体发展趋势为：第一自开环监测向闭环控制方向发展；第二从高电压等级向低电压等级发展；单个元件向部分区域和全系统方向发展；单一功能向多功能一体化方向发展；性能朝着数字化、灵活化和快速化方向发展；在运行目标上从提高运行的安全性、效率朝管理和服务的自动化方向发展。具体来说，自动化技术发展趋势如下：（1）统一监控方式。自来水厂信息化的实现需要利用不同的服务器，但是这些服务器监控内容不同，为避免在监控操作时出现错误，采用统一化的监控方式一方面可降低工作时间和工作成本，提高工作效率，另一方面还能方便运行维护。这种统一化监控的方式以现存的自动化控制系统作为运行中心，采用相应技术将自动化控制系统的遥测量和遥控量接入，实现了统一化管理，又不会对其他通信平台产生不利影响，既满足了用户的需求，又能将自动化控制技术的功能充分发挥。（2）总线监控方式。总线监控方式可以提高自动化控制系统设计的目的性，也就是作为通信网络可以增强基层设备信息和生产运营中信息的交流，为信息数据的分享流通提供一个更加方便的通信平台。总线监控方式的应用使工业化生产更加透明，使各种信息得以顺利流通，保证各部门和岗位可以自动化获取数据，实现了通信的实时性和准确性。（3）计算机监控技术。在未来，自动化控制技术和计算机技术的结合变得更加紧密。在电气自动化在工业全面应用的形势下，采用先进的计算机检测技术，能有效预防电力设备的安全隐患，增强对计算机系统的主动性保护，使计算机故障范围得到自动控制，当发生故障时不会对系统中的其他电力设备产生不利影响，使对设备的预防管理工作从被动性预防变成了主动性防范。
结束语
对于自来水厂而言，如何采用相应的自动化控制系统使得自来水厂在运行过程中减少由于人为因素而带来的影响是需要重视的。因此对于这方面的建设而言，自动化系统如何对自来水生产过程中的管理和相应的控制方面进行一定的结合，从而使得其中的生产效率能够得到全面的提升，同时降低整体的成本，使得水资源利用得到提升。
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论文作者:闫红光
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/8/7
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