自來水廠節能降耗控制論文

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摘要：由于自來水廠對人們生活的影響非常大，日常的電能等消耗較大，所以將電氣自動化和自來水廠運營結合起來，可以提高節能降耗的效率。基于此，在簡要介紹自動化控制系統以及自來水廠制水的基礎上，就如何將自動化控制系統有效應用于自來水廠的節能降耗中進行研究分析，以供參考。

關鍵詞：自動化控制系統;自來水廠;節能降耗

1自動化控制系統簡介

自動化控制系統控制過程可分成閉環控制系統和開環控制系統。前者又叫做反饋控制系統，也就是通過輸出量和期望值之間的差距來實施控制，后者又叫做順序控制系統，由檢測元件、執行機構以及被控對象所構成，廣泛應用于化工、機械等領域。從給定信號上來看，自動化控制系統又可分為程序控制系統、隨動控制系統和恒值控制系統。自動化控制系統應用范圍也從機械和化工等領域擴展到了醫學、生態學等領域，不僅對整體社會的發展具有極大推動作用，而且對于社會組織機構以及個人均有一定影響。

2自來水廠的制水以及自動化系統的構成

2.1自來水廠的制水。自來水廠為人們的生活、工作提供必要的水資源，滿足人們生活工作需求，所以在城市社會發展中扮演著不可替代的角色。隨著人們用水需求的增加，自來水廠在制水和送水工藝上也進行了改良，比如在制水上引進先進的深度處理技術，能滿足國家對水質水量上的要求。比如在送水方面應用了互聯網送水控制技術，對送水過程進行全面監督控制。此外，關于自來水廠的制水流程，主要包括取水、制備和添加藥劑、混凝、沉淀和送水幾個環節，在自來水產制水流程控制上采用了自動化控制儀表設備，使用分布集散的控制系統對制水工藝進行自動化控制與管理。2.2自動化控制系統的構成。自動化控制系統在自來水廠中運用時是在多個多層級的控制站中的運用，比如在一級控制站中運用，采用的是PLC自動控制系統，在研究其節能降耗作用時，需要對該控制系統的結構進行綜合分析。該自動化控制系統由CPU、電源和模擬量一級通訊等硬件配置構成，在設置自來水基架撥號時選擇16進制，0號主基架子的撥碼要統一設置為off狀態。

3自動化控制系統在自來水廠中實現節能降耗的方法

自來水廠中消耗的能源主要有電能、水量、藥劑量和消毒氯氣的消耗量，其中各消耗主要發生在取水泵站、加藥加氯自動化系統、沉淀池排泥自動化系統以及送水泵站中，所以為提高自來水廠節能降耗效率，需要對其中的每個環節的相關工藝進行研究。3.1取水泵站自動化控制系統設計。取水泵站由兩臺變頻泵和兩臺定速泵構成，功能是為水廠提供原水服務，取水泵站是電能消耗的主要站點之一，也是自來水廠需要重點節能降耗控制的站點。在自動化控制系統設計時，可以先將水泵分成兩組，其中運行的變頻泵為變頻組，而另一臺變頻泵和兩臺定速泵為定速組，至少保證一臺變頻泵在運行。當運行的變頻泵停止運行，且另一臺變頻泵不在運行時，系統切換到另一臺變頻泵。至于變頻泵的頻率調整主要依據清水池的水位，PLC自動化控制系統根據水位值來調整變頻泵的頻率，在這一過程中，自動化控制系統需要記錄前一臺變頻泵運行的頻率，目的是在另一臺變頻泵運行時能保持之前的頻率。關于定速泵的啟動數量，主要依據是變頻泵的運行頻率，而為了有效控制定速泵啟動數量，需要設定兩個限定值，一個是當啟動一臺定速泵時變頻泵的頻率，另一個是當停止一臺定速泵時變頻泵的頻率。在系統設計時，如果變頻泵的頻率要高于等于第一個限定值，且兩臺定速泵中至少有一臺可用時則啟動定速泵。如果變頻泵的頻率要低于第二個限定值，且兩臺定速泵中至少有一臺是運行的時則停止一臺定速泵。3.2加藥加氯自動化系統控制設計。加藥自動化系統控制設計主要是為了控制藥劑消耗，在自來水廠中主要是對聚合氯化鋁的投入進行控制。想要實現這一環節的節能降耗，就要利用系統精確計算氯化鋁加入的量，并通過自動化控制系統對氯化鋁加藥計量泵的投入速度進行計算和控制。在計算氯化鋁投加泵的速度時，可根據額定投加流量、手動沖程、聚合氯化鋁的濃度、投加量以及沉淀池的進水流量等來進行計算設定。關于自來水廠的加氯系統，其加氯消毒站是由氣源系統、真空加氯系統、壓力水供應系統以及電氣、控制檢測儀表系統和氯氣泄漏檢測與安全防護系統組成。在消毒站程序設計中，主要分為前加氯控制設計和后加氯控制設計。前加氯控制設計時為了防止藻類以及膠體的破壞，在設計控制時要預備兩臺前加氯機，加氯機要根據原水流量的比例進行投加，如果一臺前加氯機出現故障，則系統自動切換到另一臺前加氯機上。后加氯機是為了保證出廠水中氯的含量，目的是對清水池和出廠水管道進行消毒。后加氯機的控制設計是綜合流量主控制量和出廠水中余氯量來進行控制，在設計時也要預備兩臺后加氯機。3.3沉淀池排泥系統自動化控制設計。自來水廠的沉淀池排泥系統由排泥閥和排泥車構成，在自動化控制設計時主要是基于排泥閥和排泥車的控制。沉淀池中通過排泥閥進行合理的排泥工程，為達到節能降耗的效果，對排水量進行有效控制，系統需要合理設置排泥的周期和排泥閥門開啟時間。在設置時用戶可以根據實際情況，如原水質條件設定排泥周期，安排排泥時間，并根據平流沉淀池的情況設置排泥閥的開啟時間。如果泥量較大，則閥門開啟時間長一點；如果泥量小，則閥門開啟時間短一點。此外，自來水廠的沉淀池一般較長，根據沉淀池中的沉泥規律，從進水端到出水端，泥的量和厚度是由多到少、由厚到淺的。所以，排泥車在沉淀池中排泥時，一要達到排泥效果，二要控制水量。為了實現節能降耗，排泥車如果使用的是變速排泥電車，則該電車在進水端口應慢速前行，在出水端口則要快速前行。如果排泥車使用的是定速電車，則可以先從進水端前行到沉淀池的1/3處，然后再退回到進水端，最后再次從進水端一直前行到出水端口排泥。3.4送水泵站自動化控制設計。送水泵站和取水泵站一樣，也是由兩臺變頻泵和兩臺定速泵組成，其中至少要保證一臺變頻泵運行，且將運行的變頻泵設為變頻組，而另一臺備用的變頻泵和兩臺定速泵設為定速組。當運行的變頻泵運行時間截止時，系統自動切換到另一臺變頻泵上運行。關于變頻泵的頻率調整則要根據出水廠壓力的設定值來增減，用戶可以設定的壓力值和送水管道實際的壓力值來計算調整，如果管道的壓力要小于用戶設定壓力值時，則自動化控制系統增加變頻泵的頻率，如果管道壓力值要大于用戶設定壓力值時，則系統相應地減少變頻泵的頻率。至于定速泵開啟的數量，與取水泵站一樣，也是根據變頻泵的頻率來調整。先設定兩個值，分別是啟動一臺定速泵時變頻泵的頻率和停止一臺定速泵時變頻泵的頻率。當變頻泵運行頻率要大于等于第一個限定值時，且有一臺定速泵可用時則啟動定速泵，若變頻泵運行頻率要低于第二個限定值時，且至少有一臺定速泵保持運行時則停止另一臺定速泵。

4結語

自動化控制系統運用于自來水廠中，可以有效提高節能降耗效率，所以自來水廠應非常重視自動化控制系統的應用與推廣。利用自動化控制系統可實現對自來水廠制水工藝中取水、制備加藥、沉淀排泥和送水各個環節中電能、藥劑量、水量等的控制，減少能耗，提高工作效率，改善自來水廠的運營管理水平，提高水質，在自來水公司實現經濟效益的同時，也實現了社會效益，滿足了廣大人民群眾的生活、工作需要。

參考文獻

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[3]張繼峰.淺談自來水廠水處理工藝的應用現狀及發展趨勢[J].低碳世界，2017，（7）：272-273.

作者:王振民 單位:三門峽市自來水公司