位翱洋

（浙江中控信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司，浙江杭州 310051）

近年來，人口數(shù)量急劇增長，導(dǎo)致水資源日益短缺。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的高效發(fā)展，信息化已經(jīng)滲透到各個行業(yè)中，尤其是自來水廠。對此，在自來水廠中應(yīng)用電氣自動化控制系統(tǒng)，是實現(xiàn)自來水廠控制系統(tǒng)改革的關(guān)鍵所在，也是自來水廠供水生產(chǎn)實現(xiàn)科學(xué)性、高效性的主要手段，將供水現(xiàn)代化生產(chǎn)管理推向更高的高度，有助于提高自來水廠的生產(chǎn)效率和出水質(zhì)量，緩解當(dāng)前水資源短缺的問題。

1 自來水廠的自動化系統(tǒng)構(gòu)成

結(jié)合自來水廠的生產(chǎn)流程，將自來水廠中的自動化系統(tǒng)分為4個工作站：水源站、投藥站、過濾站、送水泵站。將上述4個工作站歸納到自動化控制系統(tǒng)中，實施自動化操作，基于自動化建立主控室對整個系統(tǒng)下發(fā)指令進行統(tǒng)一化的管理。

自來水廠的生產(chǎn)工作需要長時間、不間斷的進行，為了保證人們可以隨時隨地使用水資源，自來水廠要最大限度地減少自動化系統(tǒng)事故的發(fā)生概率。同時，一個城市會有多個自來水廠進行水資源供應(yīng)。在具體設(shè)計給排水管道時，相關(guān)工作人員需要保證不同自來水廠供水管道相互連接，以保證某一個自來水廠在發(fā)生故障不能生產(chǎn)水資源或者水資源供應(yīng)量較低時其他自來水廠可以及時供應(yīng)水資源。在這樣的狀況下，造成自來水廠的分布面積太大而且比較密集，再加上地表上的自來水供應(yīng)設(shè)備比較分散，使得自來水廠的自動化控制系統(tǒng)在送水過程中不方便管理。

2 自來水廠電氣自動化工程控制系統(tǒng)的應(yīng)用意義

在城市自來水集中供水系統(tǒng)中，可結(jié)合自來水供水管網(wǎng)壓力的變化情況，應(yīng)用自動化變頻技術(shù)，自動調(diào)節(jié)水泵的投切和轉(zhuǎn)速。即，在用水高峰時間段，自來水供水系統(tǒng)很容易出現(xiàn)壓力不穩(wěn)定的問題，自動化變頻技術(shù)的出現(xiàn)，可實現(xiàn)水壓的恒定控制，利用供水PID 變頻控制器，實現(xiàn)水泵的固定變頻和循環(huán)變頻自動切換的目標(biāo)，有效提高供水機械設(shè)備的工作效率。加壓泵和風(fēng)機運行過程中的電量消耗占整個系統(tǒng)運行用電量的60 %，通過自動化變頻控制技術(shù)的加壓泵的使用，可保證運行的穩(wěn)定性，符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念，有效節(jié)約電量35 %左右。

自來水廠主要是渾濁水體經(jīng)過沉積、過濾、施藥等環(huán)節(jié)的處理，最終還原成潔凈的自來水。在水體處理過程中，不同環(huán)節(jié)都有不同的凈水設(shè)備，只有保證凈水設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，才能完成整個凈水工作。對此，相關(guān)工作人員要對凈水設(shè)備進行全面監(jiān)測，保證凈水設(shè)備穩(wěn)定運行，避免因故障而引起凈水工作停滯。電氣自動化工程控制系統(tǒng)是對凈水設(shè)備的全面管控，一般來說，電氣自動化工程控制系統(tǒng)包括基層控制和主控制端?；鶎涌刂贫耸墙⒃谧詠硭畯S內(nèi)部，通過中控平臺對水廠內(nèi)部的凈水設(shè)備進行全面控制；主控制端是對每個自來水廠的總體控制，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)對多個自來水廠的凈水設(shè)備進行有效的管控；或者向基層控制端下達調(diào)度指令。電氣自動化工程控制系統(tǒng)有助于我們國家水利系統(tǒng)工作中的管理和調(diào)度，借助電氣自動化工程控制系統(tǒng)隨時隨地對自來水廠內(nèi)的設(shè)備進行全面監(jiān)控，保證自來水廠及時獲得相關(guān)信息，實現(xiàn)信息的有效共享。

3 電氣自動化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，隨著國家對自來水自動化建設(shè)的重視，電氣自動化工程控制系統(tǒng)得到了全面的推廣和宣傳。但是因為我國的自來水廠電氣自動化工程控制系統(tǒng)建設(shè)還處于初級發(fā)展階段，和國外某些發(fā)達國家進行對比分析，還存在較大的差距，具體體現(xiàn)在自來水廠的凈水設(shè)備和自動化系統(tǒng)不能緊密結(jié)合、相關(guān)工作人員自身的綜合素養(yǎng)較低等。面對這樣的狀況，需要水利部門積極引進先進的技術(shù)、經(jīng)驗，通過汲取國外先進的管理經(jīng)驗，在我國的基本國情基礎(chǔ)上進行相關(guān)改進，建立切實、可行的自動化管理體系。另外，由于我國自來水廠的自動化建設(shè)并沒有得到全面的普及，在經(jīng)濟水平較差的地區(qū)并沒有進行自動化建設(shè)，再加上自來水廠內(nèi)部環(huán)境不具備自動化建設(shè)的條件，這就需要相關(guān)工作人員加大對這些城市自來水廠的自動化建設(shè)力度，提高自來水廠的供水質(zhì)量，為廣大人民群眾提供更為便利的水資源。

近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，自動化技術(shù)也得到了快速發(fā)展，并在發(fā)電廠和化工廠等方面得到了較好的應(yīng)用。與發(fā)電廠、化工廠進行相比，自動化技術(shù)在自來水廠控制系統(tǒng)中應(yīng)用得較晚，且自動化程度較低。基于此，國家也開始加大對自來水廠自動化建設(shè)的投入力度，新建的自來水廠在自動化程度方面遠遠高于過去自來水廠的自動化程度。雖然過去的自來水廠具有豐富的生產(chǎn)管理經(jīng)驗，但是受到傳統(tǒng)思想的束縛，為了實現(xiàn)自來水廠的自動化建設(shè)，相關(guān)工作人員需要投入大量的財力資源，并花費大量的時間、精力，加快自動化發(fā)展步伐。

4 自來水廠電氣自動化工程控制系統(tǒng)的構(gòu)建策略

4.1 水凈化處理控制

在自來水廠中，對于水凈化處理進行全面監(jiān)管，有助于提高供水的質(zhì)量。在水處理過程中，相關(guān)工作人員需借助電氣自動化工程控制系統(tǒng)中凈化功能對水資源進行全方面的監(jiān)督：

（1）電氣自動化工程控制系統(tǒng)通過對濾池進行反復(fù)沖洗，保證水質(zhì)沉淀和過濾過程中的水質(zhì)質(zhì)量。而在沖洗過程中，需要注意以下兩點：①通過應(yīng)用電氣自動化工程控制系統(tǒng)對沖洗時間、沖洗頻率、沖洗的量進行妥善的控制，并對水廠作業(yè)實施智能化的監(jiān)管。②實施兩次沖洗工作，通過沖洗和反沖洗對濾池進行凈化，有助于提高供水質(zhì)量。

（2）水凈化目的是為了對水中的微生物進行消毒、殺菌，技術(shù)人員在水中加氟，從而發(fā)揮出消毒、殺菌的作用。在消毒凈化期間，相關(guān)工作人員借助電氣自動化工程控制系統(tǒng)對整個消毒過程進行全面監(jiān)管，提高消毒水中霉菌的效果。在此期間，需要注意以下兩點：①相關(guān)工作人員要有效控制投氟量和實踐，便于投氟量達到規(guī)定的范圍。②對整個執(zhí)行過程進行全方面監(jiān)督，保證其運行效果更為良好。如果發(fā)現(xiàn)自來水廠中投入大量的氟，相關(guān)技術(shù)人員需要及時采用漏氟系統(tǒng)，對這些過量的氟進行全面的吸收，防止水中氟的含量超標(biāo)，在達到消毒后提高供水質(zhì)量。

4.2 水質(zhì)檢測自動化技術(shù)

在對自來水廠進行檢測時，可以使用新型自動化檢測儀，其主要檢測內(nèi)容是水的流量、水位、溫度、水質(zhì)等。在檢測過程中，相關(guān)工作人員可以使用pH測量儀、流動電流檢測儀、漏氟檢測儀，以保證水流量測量的精準(zhǔn)度，相關(guān)工作人員在使用傳統(tǒng)的電磁流量計的基礎(chǔ)上，還可以使用非接觸儀表，便于水流量進行有效的測量。在水質(zhì)檢測過程中，相關(guān)工作人員借助精密儀表，保證水位、溫度等方面測量的準(zhǔn)確，從而實現(xiàn)水質(zhì)的安全性?；诖?，檢測儀表在水廠中的作用越來越明顯，并且已經(jīng)成為水廠自動化的基礎(chǔ)保證。隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，檢測儀表也在逐步發(fā)展、創(chuàng)新，有助于測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，從而為人們提供更為健康的水資源。

4.3 自來水廠自動化設(shè)備的維護

自來水廠電氣自動化系統(tǒng)作為智能化的控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中，可有效提高自來水廠的生產(chǎn)能力，減少人工勞動力，確保其生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性。但是，在長時間運行過程中，很容易會發(fā)生各種各樣的故障，如果相關(guān)工作人員不能及時處理故障，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝的自動化系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榘胱詣踊到y(tǒng)，這對于維護電氣自動化工程控制系統(tǒng)具有積極意義?，F(xiàn)階段，對于自來水廠自動化系統(tǒng)來說，因為自動化配件具備更新快的特征，這就造成了自來水廠自動化控制系統(tǒng)中的配件一旦出現(xiàn)問題，便會存在更換的困難。部分配件已經(jīng)停產(chǎn)，不能購買相同型號、相同規(guī)格的配件，而且常規(guī)的配件采購渠道也不太流暢，再加上缺少高質(zhì)量、高專業(yè)、高素養(yǎng)的人才，造成自動化系統(tǒng)在出現(xiàn)問題后不能得到具體的維修，嚴(yán)重影響電氣自動化工程控制系統(tǒng)的使用，也不能具體發(fā)揮其本身的功能、價值。

4.4 電氣自動化技術(shù)在自來水廠濾池反沖洗中的應(yīng)用

自來水廠在水處理生產(chǎn)過程中比較重要的環(huán)節(jié)就是對過濾池的沖洗，其沖洗效果直接影響水質(zhì)情況。因為部分自來水廠的反沖洗工作都是人工操作的，在一定程度上會增加操作難度，特別是鼓風(fēng)機和空壓機等設(shè)備，又增加了工作量。為了提高自來水廠的供水質(zhì)量，相關(guān)工作人員要對過濾池的沖洗環(huán)節(jié)進行電氣自動化技術(shù)改造。電氣自動化控制系統(tǒng)借助遠程、集中、現(xiàn)場的集成監(jiān)控，減少其生產(chǎn)成本，在控制機械設(shè)備使用的同時還能減少工作量，并利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，保證網(wǎng)絡(luò)動態(tài)的靈活性、自由性。最后，電氣自動化控制系統(tǒng)在運行過程中，可以對數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，自動監(jiān)測濾池水質(zhì)情況，并在第一時間發(fā)出反沖洗的指令。

4.5 控制系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)分為現(xiàn)場控制、主控制以及相關(guān)的管理3種結(jié)構(gòu)。其中，現(xiàn)場控制主要是在自來水廠的現(xiàn)場終端進行一定的視頻檢測。通過相關(guān)的視頻接口，促使在自來水廠的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺夭糠?，在此期間，對各個部分進行全面分析，保證各項工作有效執(zhí)行。其次，通過相關(guān)的信號裝置在進行各項工作過程中，精準(zhǔn)采集各部分的信號，促使相關(guān)的數(shù)據(jù)信息實時傳輸給其他人員，便于信息的共享。在進行監(jiān)控時，也可通過各個部分的站點所傳輸?shù)碾娦盘栃畔⑦M行綜合分析促使主控制室了解各個階段以及相對應(yīng)環(huán)節(jié)的運行狀況。

對于中央控制室來說，也就是主控制層，可以對整個生產(chǎn)過程中的各個站點所需要的信號以及相關(guān)的傳輸信號進行綜合分析，具體分析出整個系統(tǒng)的運行狀況。最后對各個環(huán)節(jié)進行調(diào)整，促使其有效、穩(wěn)定的運行。管理層一般都是人為管理，對其中存在的問題、故障不能系統(tǒng)識別后，需要進行人工管理，才能保證自來水廠的安全運行。

4.6 水泵設(shè)施的自動化控制技術(shù)

水泵是供水方面的重要設(shè)施，借助電氣自動化工程控制系統(tǒng)實現(xiàn)對水泵的控制，結(jié)合城市、地區(qū)不同的供水需求，科學(xué)、合理地對管控水泵開啟數(shù)量以及功率進行控制。一般來說，一個城市在正常工作日時，8:00—16:00，大部分居民群眾都處于工作狀態(tài)中，用水量很少；在17:00—22:00，因為居民下班回家之后需要做飯、洗漱、洗澡，在此期間會使用大量的水資源，是用水的高峰期；22:00—7:00，因為居民群眾處于睡眠狀態(tài)中，用水量較少。所以，相關(guān)工作人員要結(jié)合這一用水規(guī)律，借助電氣自動化工程控制系統(tǒng)對水泵的運轉(zhuǎn)功率進行有效的控制，在低用水量時，減少水泵的運行；在高用水量階段，增強水泵的運行。通過這樣科學(xué)、合理的調(diào)控，延長水泵的使用年限，減少能源資源的消耗力度，符合國家推行的可持續(xù)發(fā)展理念。

4.7 變頻控制技術(shù)

受市場經(jīng)濟變動的影響，自來水廠的水量需求也存在一定的波動。在這樣的趨勢下，變頻控制技術(shù)順勢產(chǎn)生。變頻控制技術(shù)是按照檢測儀提供的水量、水位、水壓等信息，借助自動控制取水水泵的手段，有效調(diào)整自來水廠的送水量。將變頻控制技術(shù)應(yīng)用于自來水廠中，改善自來水廠的工作標(biāo)準(zhǔn)、功率，有助于增強水資源的利用率，提高其送水質(zhì)量，實現(xiàn)能源節(jié)約的目標(biāo)。最后，相關(guān)工作人員要加大對變頻控制技術(shù)的研究，有效緩解當(dāng)前我國水資源緊缺的問題。

5 結(jié)束語

對于水資源的利用來說，在整體運行過程中，要想實現(xiàn)水資源的有效利用，通過在自來水廠的運行過程中實現(xiàn)電氣自動化及其工程控制系統(tǒng)的集成，保證其運行更為高效化、系統(tǒng)化。同樣地，在自來水廠應(yīng)用電氣自動化工程控制系統(tǒng)是自來水廠發(fā)展和創(chuàng)新的必然趨勢，相關(guān)工作人員要強化自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用，有效降低人力、財力資源的投入力度，減少其生產(chǎn)成本，提高自來水廠自動化程度，最終推動自來水廠實現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。