自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用

【摘要】城市供水问题在今天已成为了一个对人们日常生活影响较大的问题。自来水厂作为城市供水的主要承担者，其企业的运行面临着巨大的挑战。为了适应城市居民不断上升的供水量需求，自动化的供水系统在越来越多的自来水厂中投入应用，这种技术上的进步不但可以实现人力资源成本的节约，对节能降耗也有一定的促进作用。本文就节能降耗要求下，自动化控制系统在水厂中的应用做简要分析。

【关键词】自动化控制系统；自来水厂；节能降耗

引言：

随着城市发展对绿色环保要求的不断提高，节能降耗原则在城市生产生活的各个领域都得到重视。对于城市水资源供应的重点单位来说，其实现节能降耗的有效途径之一就是自动化系统的应用，这不仅有利于水资源供应的优化和调节，也有利于人力和水资源成本的同步节约。所以只有将应用过程中各个环节的流程充分了解，才能更加有效的发挥自动化控制系统的优势。

一、简述自动化控制系统

从自动化控制系统的类型上来看，目前普遍应用的系统包括开环控制和闭环控制两类。所谓的开环控制，就是指自动化控制系统的控制顺序与水循环的顺序保持一致，同步按照标准环节进行自动化控制。开环控制的背景下的自动化控制系统，主要由以下几部分构成，即检测元件、执行系统、控制区域及对象。多在化工领域和机械设备领域广泛应用[1]。而闭环控制系统的控制原理是，通过对控制输出量与实际期望值之间的差距进行计算来控制实际生产流程。近年来，我国的自动化控制系统技术不断的更新和发展，其应用价值和范围都呈现不断扩大的趋势。而作为城市供水的主力单位，自来水厂对自动化控制系统的应用也是一种必然的趋势。

二、系统的具体应用

（一）自来水生产中的应用

首先，水资源一直是我国的稀缺资源之一，但我国的水资源利用和生产过程中，存在着许多现实的问题，例如，水资源供应不及时、供应区域调节和分配不合理、自来水生产的质量不合格等问题。自来水生产的具体流程为：获取水源、制备、放药、混凝、沉淀、过滤以及供水。从以上具体流程不难看出，水资源的制作和供应流程具有一定的专业性和规范性要求，每一步的操作流程都有严格的执行标准，而如果单一采取传统的人工方式进行生产和制备，在其过程中难免会因为人为因素的影响使成品水的质量受到影响。另外，基于提高生产效率，满足更大范围供水需求的目的，自动化系统在自来水的生产和制备过程中进行了一定的运用。在自来水生产环节，目前常用的自动化系统类型有：电气自动化控制系统、自动化控制计算仪表等，这些自动化系统的设计和实现，主要靠依托计算机平台来完成。

（二）电气自动化系统的结构和安装方式

电气自动化系统作为自来水厂常用的一种自动控制系统，其在应用过程中具体模式为，在自来水厂中不同的位置设立不同的控制点，通过相互配合共同产生作用，实现对水生产的自动化控制。其具体结构主要包括硬件系统和软件系统两类。

硬件系统主要由通讯设备、电源配置器、CPU、模拟量和数字量五个部分组成。在安装位置上，通讯设备、电源配置器以及CPU需安装在自来水场内的固定位置或区域内，而模拟量和数字量则无明确位置要求，可根据水厂具体情况随机进行安装。

三、自动化系统实现节能降耗的途径

（一）设立取水泵控制系统

通常情况下，此系统由4台取水泵组成，主要目的是提高自来水厂原水的供应效率。这也是从源头上对水厂消耗进行控制的关键步骤。取水泵具有电量消耗大的特点，因此，需要4台机械设备共同合作，平均分为两组，同时在应用过程中还需要加入变频泵和定速泵。两组变频设备同时运行有利于在运行过程中随时完成切换，不影响正常的系统运行。自动化系统的功能主要是按照清水蓄水池的水位变化对水泵的供水频率进行调节。这就有效避免了原水的浪费，同时，通过对水泵开启数量的调节，也能有效实现电能消耗的减少。

（二）药剂添加系统的自动化

此操作流程的自动化主要包括，初始加药环节操作的自动化，可以有效控制加药量，提高加药操作的科学性，避免加入过量或不足量药对药剂的浪费或对水源质量的影响。另外，在配药阶段，也可实施自动化控制，这一方面可以提高药物配制的科学性和准确性；另一方面，准确的配药对后期的沉淀环节也会造成影响。而自动化控制的应用，使配药过程和加药过程的整体流程具有更强的可控性和调节性。并且在自动化系统中，具有专业的数据计算软件PCL，可以对生产过程中的进水量、药物浓度、药物投放量进行准确的计算，从而实现能源的节约和能耗的降低。另外，自动化系统中还包含了安全防护的相关环节，可以有效实现对自来水生产主要原料之一的氯进行控制和检测的目的，一旦加氯环节出现超标或不当，则可通过自动控制系统及时进行信号提示。

四、自来水上自动化控制系统的应用前景

目前，我国的自来水厂已经逐步在生产的各个环节开始运用自动化设备，这说明这种设备对自来水厂的水生产具有很大的积极作用，但随着人们的供水需求量不断上升，以及自来水厂人员配备和经营理念的限制，仍然存在着设备应用不充分，或应用方法科学性不高的问题。因此，在未来的自动化控制系统的发展中，应当着力加强系统操作便捷性、实用性等方面的性能，促进此系统在自来水厂的应用，创造更大的经济和社会价值。

五、结束语

由本文的分析可见，自动化控制系统在自来水厂中的应用范围是自来水生产的核心环节，因此，为了保证核心环节的高效、稳定运行，自动化技术需要不断的完善和提升。同时，为了适应不断发展和进步的社会现状，自来水厂的工作人员也应不断提高个人的专业技能，为解决城市供水中的重点和难题不懈努力。

参考文献：

[1]高传飞，陈礼健.刍议自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用[J].工程技术：引文版，2016（10）：00237-00237.

[2]程光伟.浅谈自动化控制系统在自来水厂中的应用[J].科学与财富，2016，8（1）.

[3]刘艳艳，张孝杰.自动控制系统在自来水厂的应用[C]//中国城镇供水排水协会设备材料工作委员会调度监测、自动控制设备技术应用研讨会.2013.

[4]董学锋，王锡良.PLC在自来水厂自动化控制系统中的应用分析[J].科技展望，2017（19）.

作者简介：何胜江，1969年，男，汉族，贵州省凤冈县 ，大专，工程师，研究方向：水利工程设计 施工管理方面工作 。