自控设备在水厂中的应用

张文普 曲兆东 王军庆

（大连里克流体工程有限公司，辽宁 大连 116031）

为保证供水系统的安全可靠运行，达到优质供水节能降耗的目的，推进城市供水的现代化。多数水厂工程都引进了先进的自动控制系统，使水厂达到先进水平，满足现代社会的供水需求。

从水厂生产实际情况和在自控系统中的作用来看，水厂自控系统由生产现场设备层、生产过程监控层和全厂生产管理层三个层次组成：

生产现场设备层：包括各类仪器仪表和现场受控的各类执行机构和执行设备（比如电机、阀门控制）。

生产过程监控层：包括PLC控制系统及其控制网络，它主要实现对生产现场设备层受控对象的控制、状态监视、数据采集、故障报警处理等功能，是自控系统的核心部分（如siemens）。

全厂生产管理层：包括中心控制室、厂生产科室、厂长室，主要负责全厂生产过程状态的监视和掌握以及故障报警、生产数据分析和报表生成等，必要时可以参与远程控制。

从自来水厂生产工艺流程和工艺环节来考虑，全厂自控系统由取水自控子系统、配投药自控子系统、沉淀排泥自控子系统、滤池自控子系统、消毒自控子系统、送水泵房自控子系统、水厂高低压配电监测子系统、水厂中心控制室等子系统组成。

全厂自动控制，根据水源及水厂出水，系统地控制每个环节的工作，使其工作在最佳状态。采用变频凋速技术，无级调速，全范围的最佳控制，灵活的控制方式，全系列的保护，显著的节电效果。根据总出水量控制加压水泵的工作转速和工作台数使管网压力在一定时期恒定。并能根据出水量白勺大小自动调整出水管网压力，以补偿管网的水压损失，保证最佳的供水效果：并达到最省电的目的。根据出水余氯自动调整加氯量，保证出水质量。

以下，将就水厂几个重要组成部分具体谈下自控设备的应用：

1 取水泵房

取水泵房的取水方式有两种：当水库水位达到设定水位时取水通过两只调流阀自流，当低于设定水位时取水通过取水泵进水。

调流阀的控制方式有手动、中控和自动控制三种。自动控制时，PLC根据有关参数自动调节阀门开度，以保证清水池水位保持在最佳水位段。自动运行时需设好清水池水位、工作阀门的选择等参数。

干式潜水泵的控制方式有手动、中控和自动控制三种。中控控制时，操作人员通过计算机键盘或鼠标下达的命令，来一步化开、关相应的取水泵和其出口阀门。自动控制时，PLC根据清水池的水位和设定的清水池水位上下限来自动调节，以保证清水池水位控制在最佳的水位。自动运行时需设好清水池的水位上下限、工作泵的选择等参数。

2 加药系统

水厂加药间多安装有加矾系统和加碱系统，加碱系统现未启用。加矾系统可以中控开关的设备有加矾泵、空压机、出矾阀门，检测的开关量有加矾泵、出矾阀、进水阀、进气阀和空压机的开停信号；检测的模拟量有加矾泵的频率、矾池液位、源水浊度及模拟斜管浊度等。

矾池与加矾设备各有两组。加矾与矾池切换的控制方式有手动、中控、自动三种，手动的级别最高，自动和中控是在计量泵和出矾阀处于遥控方式下通过申请优先的方式取得。配矾的控制方式有手动与中控两种。

3 加氯系统

加氯系统的主要设备有气源切换部分、加氯机、漏氯报警系统等，控制前加氯、后加氯、出厂水补氯以及气源的自动切换。采集滤后水的余氯和沉淀水的浊度值并送上位机显示。主要控制软件有自动加氯（双冗余控制加氯）、气源自动切换、漏氯报警软件。加氯控制分为加氯机控制以及PLC控制两种方式，两种方式互为备用。两种控制方式都是有条件地通过申请优先的方式取得。

4 滤池系统

某水厂的V型滤池共八格，整个控制系统由一个滤池公共PLC站和八个独立的PLC站来控制。主要被控设备有：三台鼓风机，三台反冲洗泵，八格滤池的气动进水、排水闸阀和气冲、水冲、清水蝶阀以及排气电动球阀等。每个滤格系统可独立完成恒水位的自动控制，在公共系统的协调下完成滤池的自动反冲洗。滤格PLC与公共站PLC之间的通讯是由UNITELWAY主从通讯总线来完成的。

恒水位的控制：PLC采集滤格水位，并与设定的控制水位相比较，得出差值进行相应的PID运算后去控制清水蝶阀的开度，来调节滤格的出水量，使得滤池水位恒定在给定值附近。给定水位为1.20m，上下偏差为0.05m。滤池在启用过滤时，恒水位控制软件自行投入运行。只有满足清水池水位不低于设定水位（2.5m）；滤格反冲洗倒计时间（可调）到或水头损失差压达到0.15bar；鼓风机和冲洗泵处于自动控制状态且无故障的条件时，自动反冲洗才能运行。

某水厂在几年的自控运行过程中，发现有些单元的自控的效果不甚理想，水厂的自动化也存在一定的局限性。

5 中控室计算机监控系统

中控室监控计算机采用Windows NT操作系统，与各PLC站之间通过ETHERWAY通讯联络实现资源共享，各PLC站之间通过FIPWAY通讯联络除了对本站设备进行操作显示外，还可了解其他站的情况。所用监控软件为INTOUCH，该软件人机界面好，能根据需要进行动画链接，比较直观。中控室监控计算机设有取水泵房、加矾间、加氯间、反应沉淀池、回收泵房、V型滤池、公共冲洗泵房、送水泵房、自动化总览、10kV一次系统、660V一次系统、低压系统等窗口。另外INTOUCH软件还具有实时、历史趋势功能，能够了解生产参数的动态情况，便于生产调度管理。此外在中控室设有打印机，用于实时报警打印及生产报表打印。

水厂现行的自动控制水处理技术多是建立在处理“常规”水的基础之上。所谓“常规”，就是摈除了有机污染、重金属污染、病毒污染、新型污染等因素。但随着现代工业的快速发展，环境污染问题的日益突出，如何应用自动化手段来处理非“常规”水，也是我们迫切需要解决的一个问题。我们认为，水厂自动化或智能化发展，应与水处理技术根本性发展紧密联系在一起，或者可以说为后者所内在需求。唯有如此，才能更好地进行水质保障，从而确保人体健康，也能为社会经济的可持续发展提供可靠的服务。

[1]文瑾瑜，张戎.水厂自控系统中调节阀的应用[J].自动化博览，2005-12-30.

[2]刘灿生，费霞丽，高欣忠.我国水厂自控技术的发展趋势[J].给水排水，1998-01-20.