自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用

自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用 摘要随着城市化建设步伐的加快，我国城市供水面临着严峻挑战。 而科学技术的进步，许多控制设备成功应用在自来水厂建设领域。基于低 碳环境下，为能实现自来水节能降耗目标，自来水厂应用自动化控制系统 可有效满足需求。本文重点对自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应 用进行探究。 Abstract With the acceleration of urbanization, urban water supply in China is faced with severe challenges. While with the progress of science and technology, many control equipment has been successfully applied in the field of water plant construction. Based on low-carbon environment, in order to achieve energy-saving tap water target, water plant automatic control system can effectively meet the demand. This paper focuses on the application of automatic control system in the water plant energy saving and consumption reduction. 关键词自动化控制系统；自来水厂；节能降耗 Key words automatic control system； water plant； energy saving and consumption reduction 中图分类号TU991. 62文献标识码A文章编号1006-4311 2017 0引言 近些年，我国城市供水需求的日益增加，及自动化水平提高与运用范 围的有效拓展，城市自来水厂十分重视自动化控制系统构建。目前，自动 化控制系统有效运用在自来水厂中，所展现的节能降耗优势更加明显。文 章着重研究了自来水厂中，自动化控制系统的节能与降耗方法，同时根据 我国城市供水实际问题，深入分析了自动化系统的构建途径，从而希望为 我国城市自来水厂成功构建自动化控制系统提供参考，实现自来水厂的节 能与降耗。 1自动化控制系统概述 目前，自动化控制系统包含开环控制系统与闭环控制系统，开环控制 系统也称之为顺序控制系统，其是由检测元件与执行机构以及被控对象等 组成，通常应用在化工与机械领域。而闭环控制系统也称之为反馈控制系 统，此系统主要通过输出量与期望值之间的偏差实现控制。基于给定信号 角度分析，自动化控制系统包含程序控制系统、随动控制系统以及恒值控 制系统［1］。随着自动化控制系统的发展，其应用价值越来越高，且应用 范围也不断拓展，例如在化工、机械制造及办公室自动化等方面的应用， 甚至医学与生态方面也可应用自动化控制系统。 步入21世纪后，科学技术成为社会发展的核心动力，并在社会发展 中扮演关键角色，不管是国家发展或是社会进步，甚至个人发展，都需要 借助科学技术与知识力量，从而才能够立足社会，立足于世界。 2制水工艺流程与自动化控制系统构成分析 2.1制水工艺流程自来水厂的制水工艺流程比较复杂，具体如下 取水一制备和添加药剂一混凝一平流沉淀与过滤沉淀一送水，详细见图1。 如今我国城市自来水厂的制水工艺流程应用的为最先进的深度处理工艺， 其能够满足国家标准需求。同时，自来水厂的自动化控制仪表设备主要采 用分布式的集散控制系统，并且融合互联网控制技术与网络技术，可完成 自来水厂制水工艺自动化管控，有效提高自来水厂的制水工作效率与送水 速率。 2.2自来水自动化控制系统综合分析自来水厂的自动化控制系统中 多个控制站，文章选取一级控制站进行研究，重点研究PLC自动化控制系 统在控制站的软件与软件方面的设置。其中自来水PLC硬件配置主要由 CPU、电源、模拟量一级通讯等组成，由于CPU与电源模块一般设置左端 插槽，因而其他相关模块能够随意安装［2］。根据现实情况设置自来水基 架拨号，一般选择16进制，但是“0”号主基架的拨码例外，一定要统一 设置为“Off”状态，如图2。 3自动化控制系统实现节能降耗的方法 3.1取水泵站自动化控制系统设计方法通常取水泵站应设计4台取 水泵，实现自来水厂原水的有效供应，其是自来水厂控制消耗的P键。由 于取水泵消耗电量比较大，因而应将取水泵分成两组，其中运行的变频泵 应设置成变频泵组，而变频泵和定速泵要设定成定速组。这样每次运行过 程中至少需要开启一台变频器，如果运行的变频泵达到预定时间，同时另 一变频泵未运行，就会自动切换到另一变频泵［3］。而自动化控制系统就 会依照清水池的水位变化相应的调节水泵运行数量。实现自来水厂取水泵 节能降耗的方法如下①科学调节取水变频泵频率。自来水厂原水变频泵 频率要依照清水池水位具体设定值进行调账。通过PLC来调节变频泵频率, 而变频泵频率和频率阈值一般用百分比进行表示。其中原水变频泵工作频 率应该控制在最小与最大频率区间，并运用SCADA系统完成设定。通过PLC 记录变频泵工作停止之前的相应频率，利于变频泵启动之后可以维持之前 的工作频率。②定速泵启动数量调节。自来水厂定速泵启动数量应根据变 频泵具体工作频率进行设定，同时为有效管控定速泵数量，就应定义两个 限定值其一是一台定速泵在启动后的变频泵频率；其二是一台定速泵在 停止之后变频泵的频率。 3.2添加药剂系统的自动化设计方法文章主要研究加药系统自动化 设计与加氯消毒站自动化程序设计。 ①加药系统自动化设计，其目 的是控制药物消耗量。自来水厂的加药系统自动化设计目的是管控聚合氯 化铝的添加，实现加药系统的节能与降耗。因而自来水厂应设定3台加药 计量泵，且计量泵速度应利用PLC进行计算，然后通过通信实现速度的给 定有效控制。而聚合氯化铝的加药泵速度PLC设计需要综合分析下述几方 面因素首先，计算聚合氯化铝的投加泵额定相应投加流量，其单位是L/h； 其次计算聚合氯化铝的具体浓度，单位是g/L,其主要在配药完成之后利 用系统进行自动计算；最后是沉淀池的进水流量，单位是m3/h,是应用 PLC进行计算，若是投加浓度和原药浓度以及泵冲程不变，而投加泵频率 与沉淀池进水量就会呈现现行关系。另外为确保节能与降耗效果，设计过 程中要依照各种原水浊度实现投加比例的科学调节。 ②加氯消毒站自动化程序设计。自碇厂中加氯系统主要由气源系 统、真空加氯系统、安全防护系统以及电气检测仪表系统等构成。为能够 了解加氯是否处于手动或者是自动加氯状态，应在加氯机中设置加氯机手 动/自动选取信号。自来水厂的加氯控制设计分成前加氯控制设计与后加 氯控制设计，其中前加氯控制设计功能是去除藻类与破坏胶体，因此前加 氯通常要依照远水流量的比例进行投加，如果加氯机发生故障，就会在 SCADA中发出警报，同时自动