自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用

2020-11-27胡贵林

建材发展导向 2020年21期

胡贵林

（孟连县自来水厂，云南普洱 665899）

1 水厂节能降耗的现状

电能损耗，水泵机组在我国的水厂中被广泛应用，而在水厂运行过程中，能源消耗受多种因素影响。经调查显示，在水厂众多能源消耗中，泵的能源消耗占比80%。因为水厂的技术、设备和管理水平较差，使水厂水泵机组的效率降低，加大能源消耗，造成浪费。随着供水量的逐渐增多，水厂对供水管网做出了相应的改造，但是没有对水泵机组进行改造，导致一些水厂降低给水扬程，增大电能损耗。除此之外，我国水厂在设计上仍存在一定的问题，清水池的有效容积较小，使清水池的电能损耗严重。设计人员在设计清水池时只考虑容量，忽略了提高清水池内的水位，造成电能损耗严重。

2 净水工艺高程确定

2.1 厂内二次提升

厂内二次提升即在常规处理工艺后设置中间提升泵房，常规处理工艺出水经中间泵房提升后进入臭氧接触池、活性炭滤池。按照清水池最高水位5.2m计算，预臭氧接触池进水水位标高为10.6m，水头损失为5.4m，一般常规工艺水头损失为3.5m，因此无法满足深度处理工艺水头损失，需增加提升泵房。沉淀池为非叠合池，需另行择址建设排泥水调节池、反冲洗废水调节池、回用水池、浓缩池、预浓缩池。受用地条件限制，浓缩池、预浓缩池均采用内置不锈钢斜板的重力高效式，回用水池叠合于臭氧制备车间下，排泥水调节池叠合于浓缩池下，反冲洗废水池叠合于预浓缩池下。平衡池叠合于脱水机房下。

2.2 叠合沉淀池

此方案即将进水原水水头提高，全厂净水设施采用重力流，沉淀池架空设计。进厂原水水头提高至14.70m。沉淀池抬高后，砂滤池出水重力进入臭氧接触池、活性炭滤池。沉淀池下方设置排泥水调节池、反冲废水调节池、重力传统式浓缩池、预浓缩池、回用水池、仓库等构筑物，下部空间得到充分利用。

3 水厂节能降耗措施，水泵节能优化技术

3.1 使用新型技术

机泵在运行过程中易受气蚀、空蚀等因素影响，导致运行效率降低，因此，防止空气等因素对水泵进行侵蚀，就要选择使用新型的密封技术和喷涂材料，对叶轮的表面进行喷涂，使叶轮表面形成光滑层，减少因摩擦阻力对水泵的影响，减少能源消耗。另外，使用新型密封技术可以防止轴套被磨损，从而降低机泵能源损耗。

3.2 使用变频调速系统

水厂可以对变频恒压变量进行调节，改变给水系统的给水压力，降低其计算精度。随着水泵控制系统的快速发展，使变频调速的作用充分发挥。目前，我国水厂根据外界条件、工艺变化使变频器频率值发生改变，也就是说在开环状态下使用变频调速技术，可以有较好的调速效果。水泵控制系统主要由四个部分组成，如调节器、控制对象、压力测量变送器、变频调速器等。水泵控制系统主要利用压力测量变送器来测量水管出口的压力，将其转化成和它对应的15mA电信号；对比调节器和工艺需要的指标，所得的偏差值要按照计划调节规律进行运算，使获得的调节信号传到变频调速器，将变频器输入是380.0V/50.0Hz交流电转化成输出是0.0-380.0V/0.0-400.0Hz地连续频率交流电及可调节的电压，对给水泵的电机供应。在水泵电机安装变频调速，可以具有较好的节能效果，与未安装前相比更加节能降耗，并且使用变调技术不仅可以减少噪声，改善工作环境，还可以提高经济效益，有较好的节能降耗效果。

4 自动化控制系统在节能降耗中的应用

4.1 在取水环节中的应用

在取水泵站中应用自动化控制技术可以通过改变取水泵频率，自来水厂传统的取水泵变频调节需要技术人员根据水样数据采集结果对清水池水位进行调整，调整过程不仅需要耗费大量电力进行开关闸调节，同时每次调整水位的时间较长造成自来水厂供水工作无法高效开展。而利用自动化控制设备，通过PLC对取水变频泵的频率区间范围进行记录，使取水泵工作一直处于稳定状态，从而避免了对清水池的水位调控。在自来水厂中还存在着大量类似的装置，需要通过引入自动化技术才能实现更加高效的运转。

4.2 加氯系统的应用

在自来水厂制水工艺中，加氯过程就是对自来水进行消毒，目的是杀死其中的微生物和细菌，但加氯过多则会使得自来水无法正常投入使用，需要经过多次自净和沉降处理才能正常供应，氯的控制是制水工艺的重要内容。而在加氯系统的应用下能够有效改变传统的人工调控方式，根据自来水厂水流量比例来控制氯气的添加比例，同时还可以根据动态的水量变化进行自动化加氯设计，并通过传感器对水中余氧值和氯气的检测来控制加氧机充氧，将水中的氯元素控制在标准范围以内，加氯系统的引入使得自来水厂供水安全性得到了巨大的提升。对加氯系统中自动化技术的应用，将改变自来水厂传统的净水消毒方式，极大地降低制水工艺水沉降过滤过程中的能源消耗。