自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用

赵再能+杨文青+汪梅

摘要：为了能够提高自来水厂在市场中的竞争力，就必须要提高其工作效率，而运用自动化控制系统可以降低自来水厂能耗问题，对提高效率有着重要的积极意义。本文将针对自来水厂自动化控制系统展开分析，找出其中存在的问题，并提出解决措施来促进自来水厂节能降耗。

关键词：自动化控制系统 自来水厂 节能降耗

1.自动化控制系统概述

自动化控制系统是指在没有人直接参与的情况下让生产过程或者是其他的过程按照预想或者是预定的程序进行的控制系統，实现自动化的主要手段就是自动控制系统。自动化控制系统主要由三大系统组成，包括数据采集、集散型控制系统还有监控控制系统。这种系统由PC端和逻辑控制器共同组成。监控控制系统主要通过输出量和期望值之间的偏差进行实时控制，集散控制是由执行结构、检测元件还有被控对象这些组成，一般应用在机械工程领域。自动化控制系统随着科学技术的不断发展逐步应用到了我们生活中，应用范围也不断扩大，应用价值不断上升。该技术主要应用在工业方面，包括化工冶金这些，同时也应用在了军事技术方面，在航天航空以及导航系统方面，它的应用领域在不断扩大，逐步应用到我们日常生活当中，涉及到经济、社会、还有医学等各个方面。它可以大幅度的提高生产效率，使产业管理更加规范，同时还可以将信息统计到一个系统当中，实现信息共享，促进资源的优化配置。

2.我国自来水厂自动化控制系统发展历程

水是人类生存与发展的必要条件，是人类赖以生存的基本资源。但是目前由于人们对水资源开发不当，浪费严重这些问题都造成了水资源短缺，尤其是目前城市供水问题更加严峻。自来水之间的竞争也越来越激烈。我国自来水厂通过应用自动化控制系统，使得自来水厂的供水率大幅度增加。我国自来水的自动化控制系统主要经历了三个阶段：分散控制阶段、综合自动化阶段和综合自动化控制阶段。分散控制阶段时水厂各个程序分别进行自动控制，水厂各个系统独立不相关，独立工作。在综合自动化阶段，整个水厂作为一个整体来进行自动化控制，但是里面的各个独立系统也能独立进行工作。在综合自动化控制阶段，一个区域作为了自动化控制系统中的一个整体，整个城市的自来水厂都能实现信息共享，使得城市供水系统更加清晰明确，实现一个地区的供水系统的自动化。

3.当前水厂节能降耗存在的问题

3.1水厂电能损耗严重

目前在自来水厂中，主要采用的设备是水泵机组。在水的生产过程以及供水过程当中，水泵机组消耗大量电能。但是我国水泵机组由于资金和技术问题的制约，造成技术低下，管理不完善，造成水泵机组效率较低能耗偏大，经济效益低下。随着我国城市的不断发展，供水量需求不断增大，但是水泵机组的技术水平没有提高，效率偏低，造成大量的电能损耗。同时我国自来水厂的许多水泵机组，都是很多年前建造的，并不能适应当前的供水情况，水泵机组的选择也不合适。另外由于我国尚未建立起来完善的仪表控制和计算机控制系统，在水处理过程当中由于加药还有排泥处理技术不完善，造成电能损耗严重。水厂的清水池的电能损耗也较为严重，主要是由于在建造清水池过程当中，很少考虑通过抬高清水池内水位来节能，只是单纯的考虑容量，所以造成很多清水池有效容积不够，因此造成了耗能严重。

3.2水厂药耗较高

水中加药的剂量国家并没有严格的规定，自来水处理中，由于技术人员水平素质较低，并不能根据水量来推算出合适的加药量，水厂的运行人员需要用很长的时间才能计算出合适的加药量。工作人员为了保证水的质量，一般都会增加药量，这样就增加了药的耗用量。我国的自来水消毒系统还没有实现自动化，主要是依靠工作人员，这样就造成了药量的不稳定性以及是工作人员容易增大剂量。同时我国自来水厂，采用的主要是液氯消毒，但是清水池体积一般较大，并且与外界的接触面积广，而氯气很非常容易挥发，这样也造成了大量的药物消耗。我国政府一定要出台相关的药剂添加规定，同时一定要实现自动化控制，尽量减少人工操作出现的不规范性以及随意性。

4.现代自来水自动控制系统技术应用

4.1PLC水厂自动化系统应用

PLC是一种可编程逻辑控制器，可以开展编程工作，它是一种具有微处理的数字电子设备，是自动化控制中的逻辑控制器，通过规范化的运动控制接口和标准化的运动控制编程规范，实现了系统运动控制的兼容性以及标准化。PLC有六大功能模块，包括扩展功能块、协同运动控制块、液压扩展功能块、运动控制功能块、回零过程控制块还有用户指导这六大功能块。因为自来水的生产具有连续性和不可替代性，并且生产过程中各个程序中的生产技术不同，设备分散以及结构复杂。为了能够让自动控制系统更加稳定可靠和高速的运行，应该将原有系统更改为增强型处理器，这种处理器支持结构化文本和顺序流程控制编程方法，可以进行高速处理。生产工艺在系统当中要求的全部参数都可以用PLC进行采集控制，这样可以大幅度提高系统地可靠性。同时这项技术也可以显示工艺流程图，可以监控整个自来水厂的各个设备的工作状态还有系统状态。出现问题可以进行报警，同时还可以分析系统状态记录，以往自来水信息以及报表打印，自动化系统在一定程度上可以代替人工，可以实现整个自来水厂的无人值守。这在一定程度上降低了生产的人力成本，同时也避免了因信息不充分而造成的盲目供水问题，供水能够符合实际情况来调节，增强供水的科学性以及针对性。

4.2控制和管理系统

管理和控制系统地不断完善，逐步实现一体化，可以完整的建立起一个对生产现场的控制与监督机制。自来水厂通过对自动控制系统的应用，使水厂控制管理信息化趋势愈发明显，众所周知，在自来水厂中对于水的管理工作相当重要，因此就要把自动控制系统应用于中，充分满足现代自来水厂的实际需求。可以将自来水厂供水情况与水厂的管理信息相结合，将水厂控制和企业的综合管理结合起来，实现综合自动化系统管理。水厂只有形成完整的信息系统，才能够及时的了解供水情况，不仅能够提高水厂的供水效率，而且能够实现整个区域范围内的信息资源共享。控制和管理系统的工作原理，主要是将检测到的数据传输到数据库当中，并与互联网相结合，对传输上来的数据进一步分析，然后选择合适的方法解决检测当中的问题。在生产实际过程当中，由于不同季节不同时期，用户对用水需求都有很大的差别，用水量也有高峰期以及低峰期，从取水到送水的各个环节都存在水量波动较大的问题。自来水厂会根据实际用水量，会对水厂的供水量作出相应调整。所以就要有强大的监测系统以及高速运算的分析系统来对实际供水量做出分析，可以减少不必要的浪费。可以改变水泵机组的频率调节转速，他能够有效的节约用电量，并且减少由于水量变化引起的供水需求不稳定。这样可以使调节机组高效率运作，并且降低损耗，降低生产成本。

5.结束语

自来水厂作为城市发展和人民正常生活的有力保障，城市自来水厂中应用自动控制系统，为城市供水工作带来了很大的便利性，提高了供水的科学性。这有利于自来水厂供水质量与效率的有效改进，实现自来水厂节能降耗，提高自来水厂自身的处理能力，促进自来水厂健康持续发展。

参考文献：

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