自来水厂电气自动化工程控制系统的构建策略

位翱洋

（浙江中控信息产业股份有限公司，浙江杭州 310051）

近年来，人口数量急剧增长，导致水资源日益短缺。随着现代化信息技术的高效发展，信息化已经渗透到各个行业中，尤其是自来水厂。对此，在自来水厂中应用电气自动化控制系统，是实现自来水厂控制系统改革的关键所在，也是自来水厂供水生产实现科学性、高效性的主要手段，将供水现代化生产管理推向更高的高度，有助于提高自来水厂的生产效率和出水质量，缓解当前水资源短缺的问题。

1 自来水厂的自动化系统构成

结合自来水厂的生产流程，将自来水厂中的自动化系统分为4个工作站：水源站、投药站、过滤站、送水泵站。将上述4个工作站归纳到自动化控制系统中，实施自动化操作，基于自动化建立主控室对整个系统下发指令进行统一化的管理。

自来水厂的生产工作需要长时间、不间断的进行，为了保证人们可以随时随地使用水资源，自来水厂要最大限度地减少自动化系统事故的发生概率。同时，一个城市会有多个自来水厂进行水资源供应。在具体设计给排水管道时，相关工作人员需要保证不同自来水厂供水管道相互连接，以保证某一个自来水厂在发生故障不能生产水资源或者水资源供应量较低时其他自来水厂可以及时供应水资源。在这样的状况下，造成自来水厂的分布面积太大而且比较密集，再加上地表上的自来水供应设备比较分散，使得自来水厂的自动化控制系统在送水过程中不方便管理。

2 自来水厂电气自动化工程控制系统的应用意义

在城市自来水集中供水系统中，可结合自来水供水管网压力的变化情况，应用自动化变频技术，自动调节水泵的投切和转速。即，在用水高峰时间段，自来水供水系统很容易出现压力不稳定的问题，自动化变频技术的出现，可实现水压的恒定控制，利用供水PID 变频控制器，实现水泵的固定变频和循环变频自动切换的目标，有效提高供水机械设备的工作效率。加压泵和风机运行过程中的电量消耗占整个系统运行用电量的60 %，通过自动化变频控制技术的加压泵的使用，可保证运行的稳定性，符合我国可持续发展的理念，有效节约电量35 %左右。

自来水厂主要是浑浊水体经过沉积、过滤、施药等环节的处理，最终还原成洁净的自来水。在水体处理过程中，不同环节都有不同的净水设备，只有保证净水设备的正常运转，才能完成整个净水工作。对此，相关工作人员要对净水设备进行全面监测，保证净水设备稳定运行，避免因故障而引起净水工作停滞。电气自动化工程控制系统是对净水设备的全面管控，一般来说，电气自动化工程控制系统包括基层控制和主控制端。基层控制端是建立在自来水厂内部，通过中控平台对水厂内部的净水设备进行全面控制；主控制端是对每个自来水厂的总体控制，利用网络技术实现对多个自来水厂的净水设备进行有效的管控；或者向基层控制端下达调度指令。电气自动化工程控制系统有助于我们国家水利系统工作中的管理和调度，借助电气自动化工程控制系统随时随地对自来水厂内的设备进行全面监控，保证自来水厂及时获得相关信息，实现信息的有效共享。

3 电气自动化工程控制系统的现状

现阶段，随着国家对自来水自动化建设的重视，电气自动化工程控制系统得到了全面的推广和宣传。但是因为我国的自来水厂电气自动化工程控制系统建设还处于初级发展阶段，和国外某些发达国家进行对比分析，还存在较大的差距，具体体现在自来水厂的净水设备和自动化系统不能紧密结合、相关工作人员自身的综合素养较低等。面对这样的状况，需要水利部门积极引进先进的技术、经验，通过汲取国外先进的管理经验，在我国的基本国情基础上进行相关改进，建立切实、可行的自动化管理体系。另外，由于我国自来水厂的自动化建设并没有得到全面的普及，在经济水平较差的地区并没有进行自动化建设，再加上自来水厂内部环境不具备自动化建设的条件，这就需要相关工作人员加大对这些城市自来水厂的自动化建设力度，提高自来水厂的供水质量，为广大人民群众提供更为便利的水资源。

近年来，随着社会经济的发展，自动化技术也得到了快速发展，并在发电厂和化工厂等方面得到了较好的应用。与发电厂、化工厂进行相比，自动化技术在自来水厂控制系统中应用得较晚，且自动化程度较低。基于此，国家也开始加大对自来水厂自动化建设的投入力度，新建的自来水厂在自动化程度方面远远高于过去自来水厂的自动化程度。虽然过去的自来水厂具有丰富的生产管理经验，但是受到传统思想的束缚，为了实现自来水厂的自动化建设，相关工作人员需要投入大量的财力资源，并花费大量的时间、精力，加快自动化发展步伐。

4 自来水厂电气自动化工程控制系统的构建策略

4.1 水净化处理控制

在自来水厂中，对于水净化处理进行全面监管，有助于提高供水的质量。在水处理过程中，相关工作人员需借助电气自动化工程控制系统中净化功能对水资源进行全方面的监督：

（1）电气自动化工程控制系统通过对滤池进行反复冲洗，保证水质沉淀和过滤过程中的水质质量。而在冲洗过程中，需要注意以下两点：①通过应用电气自动化工程控制系统对冲洗时间、冲洗频率、冲洗的量进行妥善的控制，并对水厂作业实施智能化的监管。②实施两次冲洗工作，通过冲洗和反冲洗对滤池进行净化，有助于提高供水质量。

（2）水净化目的是为了对水中的微生物进行消毒、杀菌，技术人员在水中加氟，从而发挥出消毒、杀菌的作用。在消毒净化期间，相关工作人员借助电气自动化工程控制系统对整个消毒过程进行全面监管，提高消毒水中霉菌的效果。在此期间，需要注意以下两点：①相关工作人员要有效控制投氟量和实践，便于投氟量达到规定的范围。②对整个执行过程进行全方面监督，保证其运行效果更为良好。如果发现自来水厂中投入大量的氟，相关技术人员需要及时采用漏氟系统，对这些过量的氟进行全面的吸收，防止水中氟的含量超标，在达到消毒后提高供水质量。

4.2 水质检测自动化技术

在对自来水厂进行检测时，可以使用新型自动化检测仪，其主要检测内容是水的流量、水位、温度、水质等。在检测过程中，相关工作人员可以使用pH测量仪、流动电流检测仪、漏氟检测仪，以保证水流量测量的精准度，相关工作人员在使用传统的电磁流量计的基础上，还可以使用非接触仪表，便于水流量进行有效的测量。在水质检测过程中，相关工作人员借助精密仪表，保证水位、温度等方面测量的准确，从而实现水质的安全性。基于此，检测仪表在水厂中的作用越来越明显，并且已经成为水厂自动化的基础保证。随着现代化信息技术的发展，检测仪表也在逐步发展、创新，有助于测量结果的精准性，从而为人们提供更为健康的水资源。

4.3 自来水厂自动化设备的维护

自来水厂电气自动化系统作为智能化的控制系统，在生产过程中，可有效提高自来水厂的生产能力，减少人工劳动力，确保其生产的安全性、稳定性。但是，在长时间运行过程中，很容易会发生各种各样的故障，如果相关工作人员不能及时处理故障，导致生产工艺的自动化系统转变为半自动化系统，这对于维护电气自动化工程控制系统具有积极意义。现阶段，对于自来水厂自动化系统来说，因为自动化配件具备更新快的特征，这就造成了自来水厂自动化控制系统中的配件一旦出现问题，便会存在更换的困难。部分配件已经停产，不能购买相同型号、相同规格的配件，而且常规的配件采购渠道也不太流畅，再加上缺少高质量、高专业、高素养的人才，造成自动化系统在出现问题后不能得到具体的维修，严重影响电气自动化工程控制系统的使用，也不能具体发挥其本身的功能、价值。

4.4 电气自动化技术在自来水厂滤池反冲洗中的应用

自来水厂在水处理生产过程中比较重要的环节就是对过滤池的冲洗，其冲洗效果直接影响水质情况。因为部分自来水厂的反冲洗工作都是人工操作的，在一定程度上会增加操作难度，特别是鼓风机和空压机等设备，又增加了工作量。为了提高自来水厂的供水质量，相关工作人员要对过滤池的冲洗环节进行电气自动化技术改造。电气自动化控制系统借助远程、集中、现场的集成监控，减少其生产成本，在控制机械设备使用的同时还能减少工作量，并利用网络监控系统，保证网络动态的灵活性、自由性。最后，电气自动化控制系统在运行过程中，可以对数据实时监测，自动监测滤池水质情况，并在第一时间发出反冲洗的指令。

4.5 控制系统的总结构

控制系统分为现场控制、主控制以及相关的管理3种结构。其中，现场控制主要是在自来水厂的现场终端进行一定的视频检测。通过相关的视频接口，促使在自来水厂的实时数据传输到主控部分，在此期间，对各个部分进行全面分析，保证各项工作有效执行。其次，通过相关的信号装置在进行各项工作过程中，精准采集各部分的信号，促使相关的数据信息实时传输给其他人员，便于信息的共享。在进行监控时，也可通过各个部分的站点所传输的电信号信息进行综合分析促使主控制室了解各个阶段以及相对应环节的运行状况。

对于中央控制室来说，也就是主控制层，可以对整个生产过程中的各个站点所需要的信号以及相关的传输信号进行综合分析，具体分析出整个系统的运行状况。最后对各个环节进行调整，促使其有效、稳定的运行。管理层一般都是人为管理，对其中存在的问题、故障不能系统识别后，需要进行人工管理，才能保证自来水厂的安全运行。

4.6 水泵设施的自动化控制技术

水泵是供水方面的重要设施，借助电气自动化工程控制系统实现对水泵的控制，结合城市、地区不同的供水需求，科学、合理地对管控水泵开启数量以及功率进行控制。一般来说，一个城市在正常工作日时，8:00—16:00，大部分居民群众都处于工作状态中，用水量很少；在17:00—22:00，因为居民下班回家之后需要做饭、洗漱、洗澡，在此期间会使用大量的水资源，是用水的高峰期；22:00—7:00，因为居民群众处于睡眠状态中，用水量较少。所以，相关工作人员要结合这一用水规律，借助电气自动化工程控制系统对水泵的运转功率进行有效的控制，在低用水量时，减少水泵的运行；在高用水量阶段，增强水泵的运行。通过这样科学、合理的调控，延长水泵的使用年限，减少能源资源的消耗力度，符合国家推行的可持续发展理念。

4.7 变频控制技术

受市场经济变动的影响，自来水厂的水量需求也存在一定的波动。在这样的趋势下，变频控制技术顺势产生。变频控制技术是按照检测仪提供的水量、水位、水压等信息，借助自动控制取水水泵的手段，有效调整自来水厂的送水量。将变频控制技术应用于自来水厂中，改善自来水厂的工作标准、功率，有助于增强水资源的利用率，提高其送水质量，实现能源节约的目标。最后，相关工作人员要加大对变频控制技术的研究，有效缓解当前我国水资源紧缺的问题。

5 结束语

对于水资源的利用来说，在整体运行过程中，要想实现水资源的有效利用，通过在自来水厂的运行过程中实现电气自动化及其工程控制系统的集成，保证其运行更为高效化、系统化。同样地，在自来水厂应用电气自动化工程控制系统是自来水厂发展和创新的必然趋势，相关工作人员要强化自动化控制系统应用，有效降低人力、财力资源的投入力度，减少其生产成本，提高自来水厂自动化程度，最终推动自来水厂实现自身的可持续发展。