（石家庄市政设计研究院有限责任公司 河北石家庄 050011）
摘要：当前，国家对引用水源有了高度的关注，进一步加强了市政给水设施建设的投入力度，大量的新建或改扩建的水厂工程应运而生。为满足社会生产生活对水资源的需求，水厂生产负荷急剧增大，所需电气设备更多，同时在长时间持续高负荷状态下运行，更容易出现故障。基于此，必须要明确水厂电气自控系统设计优化的必要性，以提高水厂电气系统运行稳定性为目的，确定自控系统设计要点，选择合适的技术进行优化，确保系统可以满足实际生产需求，并合理设计投资。
关键词：水厂生产；电气自动化控制；设计
1.自来水厂自动控制技术应用发展情况
1.1自动控制系统的应用
就我国的自来水厂自动化控制工作来说，开始的时间并不早，但发展的速度却是很快的。刚开始的自动化主要是简单的水位自动控制，在逐渐改善和发展的过程中，我国水厂的发展规模逐渐扩大。在引入外资之后，更多的自动化技术及设备进入我国，推进了我国自来水管理技术的有效发展。
经资料研究整理发现，我国水厂自动化控制系统的发展过程，主要经历了三个阶段。首先第一个发展阶段，就是分散控制阶段，就是水厂中的各个部分都分别进行了自动控制，独立系统之间是个不相关的。水厂自动化发展到第二个阶段，就进入了综合自动化控制系统，在进行综合自动化的同时各个子系统又可以进行独立的工作，系统具有信息共享的能力，并且又具有分散控制的能力。到第三阶段，就是供水系统的综合自动化阶段，这一阶段对于供水企业的信息共享要求实施于各个区域，以提高城市或区域供水系统的自动控制。如今大部分水厂，都处于第二发展阶段。
计算机网络技术的快速发展，可以促进综合自动化系统在水厂的有效建立，如今资料水厂，需要拥有一台完整的、能够满足企业特点的、现代化的、先进的的企业综合自动化系统（SAS），以促进自来水公司的稳定性和安全性。城市水处理的完善发展，已经逐渐使得自控系统成为水厂律设的标准配置。水处理控制技术、综合自动化系统、水质检测技术和变频节能技术，是自来水厂主要的控制技术的四个方面。
1.2检测仪表的应用
保证供水和排水水质的重要手段，就是水处理的自动检测技术。我国自动化技术的迅速发展，使得更多新型自动化检测仪表逐渐应用于其中。
水处理中的检测仪表主要有两类，一类属于监测生产过程物理参数的仪表，另一类属于检测水质的分析仪表。由于在水自动化的应用过程中，检测仪表的质量直接影响到整个工作的效果，因此在经过对仪表的性能、质量、价格等等进行对比之后，选择更有效的检测仪表，是我国自来水厂自动化发展的一大重要任务。
自动化自来水厂中的任何一个环节，都需要与之对应的检测仪表技术，对于各种工艺的参数，通过仪表可以准确的进行检测。通过检测数据，对相关的设备进行应用并改良，充分发挥检测仪表的作用。在自来水厂中，对于检测仪表的应用越来越多，为供水质量提供了有利的保障。
2.水厂电气自动化控制平台设计要求
水厂电气自动化控制平台设计是水厂提高管理水平、实现自身发展的重要措施。但是在具体的设计过程中， 必须要依据水厂的实际情况来进行。此外， 为了设计出科学， 有效的自动化控制平台应当尽量满足以下要求。
2.1在平台设计中协调好集中管理与分散控制的关系
由于水厂的整个生产过程较为复杂， 并且随着科学技术的发展， 一些新兴的设备也被运用到水厂生产中， 这些都使得水厂管理变得复杂。因此， 对于自动化控制平台的功能也提出了较高的要求， 传统的平台设计往往会局限于集中控制上。基于这种理念的自动化平台， 实际操作中所起的效果较为有限。因此， 当前应当转换思想， 设计出集中管理与分散控制相统一的自动化控制平台。
2.2设计的平台要充分实现网络化、数字化以及智能化特征
现代化的自动化控制系统必须要与现代科技相适应， 其中必须具备的特征就是网络化、数字化以及智能化从而更好的将系统搜集的数据进行传输，使系统更好监测设备以及帮助人员更好的掌握信息。
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2.3功能完善、管理有序
基于中央控制系统与分控站系统相结合的自控平台监测任务繁重， 所要搜集的数据也较为复杂。因此， 必须要对这些分系统进行有效的功能划分，完善系统功能且使其能够有序运行。例如中央控制系统负责全厂范围的运行监视、生产调度、信息服务等功能， 而一些分控站则实现一定区域内设备的现场操作、管理。
3. 电气设计要点分析
3.1供电电源
自来水厂离不开电力的支撑，在其生产过程中，一旦遇到断电事故，则会直接造成供水中断， 对水厂、社会都会带来极大的负面影响。因此，在电气设计中必须要注意供电电源的合理配备。一般而言，应当设置一路10kW且能够负担厂内全部用电负荷的独立电源。此外， 还需设置备用电源，一般会使用柴油发电机供电。远期两回路10kW电源一用一备， 母线联络运行， 两个进线柜手车机械互锁。
3.2负荷计算
本工程负荷计算采用需要系数法， 并且根据工艺设备分期投入的情况， 按近期进行负荷计算。根据工艺及其他有关专业提出用电设备总装机容量1003.1kW， 常开容量694.79kW。用电设备均为380V低压电动机。经计算， 计算负荷为Pjs=545.59kW，Qjs=357.93KVar，Sjs=651.76KVA。本次选用一台 S1I-M100010，100.4kW ，100KVA油浸式电力变压器， 变压器负荷率为65.2%， 变压器联结组别选择Dyn11联结。根据工艺远期提供资料， 远期拆换一台75kW水泵机组， 增加3台450kW水泵， 电机为10kW高压电机。
3.3供配电设计
3.3.1高压配电系统及变配电间布置
依据负荷计算结果以及水厂的实际负荷情况，在送水泵房附近设变配电间一座， 负责近、远期厂区各工段设备用电。10kW高压线路终端杆立于围墙外， 以高压电缆引入变配电间高压侧。变配电间采用单层布置， 内设高压开关室、低压开关室、电容器室、控制室、变压器室、值班室。
3.3.2其他设计与电气保护
低压配电系统方面， 由于0.4kW侧由于出线回路数量多， 故采用单电源单母线的结线方式。对于电气保护中， 低压电动机具有短路、过负荷保护等，低压进线总开关设过载延时、短路速断保护。
4.自来水厂自控系统总体设计的目标与原则
水厂现代化程度的主要体现，就是其实施的自动控制系统，优化了水厂整体管理运营效率。在发展中提高了自控系统的技术性，科学有效的为水厂的管理提供服务，对全场进行实时监控，全面掌握水厂的信息管理，以提高水厂水处理的质量与效率。自来水厂自控系统的主要原则，表现在以下几个方面。
4.1综合性
为了提高水厂自动化系统的综合性能，应该注意将水厂工艺流程中需要的一切有关监控都，并入达到上位系统，这样就可以突出自控系统的可靠性和易操作性。
4.2节能性
为了最大程度的达到供优质水的目的，应该详细地针对制水流程，提高各个环节上的优化设计，最终达到生产节能的目的。
4.3安全性
系统的安全性，主要体现在配置高质量的硬、软件平台，平均无故障周期长。现场控制站关键部分采用热冗余配置，当PLC出现故障时可以实现自动切换，确保该系统正常运行。并采用UPS后备电源，使得系统在出现供电故障时仍能保持工作。
结语
在信息科技发展迅速的当今时代，急切需要一套能够保障人们最基本命脉的管理措施，自来水厂应该结合先进技术实现水质的优化，向社会和人类提供安全的资源。在国家政策支持下，完善自来水厂自动控制系统的设计理念，有效实施水处理技术确保水质量的安全性。
参考文献
[1]王勇，陈晓恂.某净水厂刮泥机实现远程控制的简易方法[J].给水排水，2011，37(9)：111-112.
[2]仇礼娟.AB系列PLC实现水厂滤池的分散控制[J].电工技术，2011(10)：30-31.
论文作者:谷越
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：水厂论文; 自来水厂论文; 系统论文; 自控论文; 负荷论文; 平台论文; 电气论文; 《电力设备》2017年第30期论文;