关于水厂自动化技术的应用分析

关于水厂自动化技术的应用分析

柴常筠

海口威立雅水务有限公司  海南海口  570208

摘要：本文简述自动化技术的内涵，明确水厂应用自动化技术的意义，重点研究自动化技术在水厂中的应用策略，例如滤池、综保装置、加药加氟装置的自动化应用，并展望水厂自动化的发展趋势，提出发展建议，以期给同仁提供参考，推动水厂自动化发展进程。

关键词：水厂；自动化技术；应用方式；发展趋势

水厂运行规模大，控制要求高，引入自动化技术可提高水厂运行水平。随着技术的推陈出新以及新设备的广泛普及，给水厂自动化发展打好坚实的软硬件基础，推动水厂朝着自动化、网络化的方向发展，在提高水厂供水服务品质的同时还可降低成本，取得良好的经济效益。水厂自动化技术的应用是一项系统性的工程，了解自动化技术的内涵并深入研究技术应用策略具有重要意义。

1自动化技术的内涵

自动化技术是包含计算机技术、控制技术、电子学和信息技术、液压气压技术等的综合型技术，其中起到主导作用的是计算机技术和控制技术。伴随技术水平的提升，自动化技术重要的一个发展方向是工业自动化，下文重点将探讨其在中小型水厂中的应用。

2水厂应用自动化技术的意义

2.1自动诊断故障

在引入自动化技术后，建立远程监控系统，在不受时间和空间限制的条件下，自动判断水泵的异常情况。通过自控系统的数据收集功能，对水泵出水量、电机电流、配电柜运行参数进行分析，方便技术人员准确判断水泵的运转状态。同时通过自动化数据采集与自动化系统预警阈值功能，能够快速发现故障，及时采取处治措施，使故障装置恢复正常运行状态。

2.2节约人力资源

水厂应用自动化技术后，仅需安排人员定期巡查即可，日常工作中可实现水泵房无人值守的效果，从而减少人力资源，降低人工成本。并且，无人值守具有全面性和准确性的优势，可及时发现隐患并处理，防止重大故障、重点设备故障的突然爆发对生产造成的不利影响，大幅度缩短故障恢复时间，大幅度减少故障带来的损失。

2.3大客户自动计量水量与水费

在自动化客服抄收系统中运用超声波流量计模块，按照一定的频率（每日、每周或每月）将用户的用水信息收集发送给自动化系统的服务器，按照预设水量水费规则进行统计，根据水价和用水量计算特定计费周期时间段内的水费，自动完成用户水费账单编制。自动抄表计量水费的方式可避免人工抄表计算时效性差、精度低、效率低的问题，降低水务公司营销成本，提升用户对水厂服务的满意度。

2.4节约用水（水厂端漏损控制）

水厂应用自动化技术后，具有动态调节的功能，例如根据水池实际出水量、水厂出口压力、水池液位、远端管网压力数据等分析当前的水资源供需情况，自动控制水泵的开启与关闭、水泵变频器的调节，使水厂出水量时变化系数尽可能贴近供水服务片区用水量时变化系数，减少水厂水泵能耗、降低水资源浪费。

3水厂自动化技术的应用策略

3.1滤池的自动化

在滤池生产中中应用PID自动化调节技术后，能够使滤池在自动化系统控制下维持较为稳定的水位的工作状态。水位是评价滤池运行效果的重要指标，其受到进水量、滤水的浊度、过滤周期等因素的影响，必须保证待滤水量和滤后水流量的稳定性，否则易引起水位的波动。在控制滤池的恒水位时，可以采用PID闭环控制系统，关键功能在于自动控制清水阀的开度，管控各类影响水位的因素，从而使各滤格的水位均维持恒定。

滤格水位控制应用到PID方程，通过PID方程运算以及对运算参数不断调整优化，最终通过方程式输出各相关设备的控制信号，传送到控制阀后，最终精准控制滤格水位。

输出开度与设定水位和实际水位差值成正比，开度增大系数受到水位上升速度、水位差值、实际水位多因素的影响。清水出水阀开度与进水流速度成正比，随着开度的增加，进水流动速度加快，反之则具有流速放慢的变化。对于PID方程，其在滤池自动化控制中的意义在于限定受控过程量的变化，确保滤池运行全过程滤池液位总体保持稳定，并始终在合理的范围内。

3.2综保装置的自动化

高压柜信息参数的采集方式主要有两种：一是由变送器采集模拟信号，由继电器输出；二是建立自动控制系统，用此系统收集控制对象的信息，评价运行状态，由总控装置发送开关指令。相比之下，自动控制系统的可行性更高，采集数据的能力较强，即便安装成本偏高，但从长远角度来看仍具有经济优势，且随着技术的日益进步，自动控制系统的应用效果将得到进一步的改善，可以作为水厂自动控制中的重要系统。

3.3加药加氯装置的自动化

加氯机带有PID控制器，采用单环和复合环两种控制方式。其中，单环控制模式下，将流量计或余氯仪作为控制单元进行使用；复合环控制模式下，流量计和余氯仪同时参与控制。复合环控制中重点指标数据之一是滤后水余氯值，但滤后水余氯值因制水工艺长度与时间问题存在滞后与波动，可能因此干扰复合环的正常控制，在没有大量实验数据进行修正前，引起控制效果不理想的问题。因此，单环控制模式在调试时间较短、调试资源不充分的情况下是更稳定的选择，在其运行中，根据滤后水余氯值进行控制即可取得良好的控制效果。

3.4其它自动化应用

在水厂中应用自动化技术后，还可实现集中监视、自动生成报表、查询历史数据等功能。例如，监视主机进行全面监测，采集可反映水厂实际情况的生产过程数据、趋势图、报表等资料，监视过程中发现水厂某方面存在异常后，根据实际情况采取处理措施，达到高效率、高精度的故障监测及处理效果。

4.水厂自动化的发展趋势

4.1水厂核心工艺PLC向热备冗余方向发展

传统项目中PLC因具有抗干扰能力强、可靠性高等优势而在水厂自动化工程中取得广泛应用，即便遇到恶劣环境也依然可正常进行现场控制，因此成为水厂自动化控制的典型模式。但结合各水厂不同的运营环境与生产环境，某些特殊的环境下，还需要进一步考虑对核心工艺段的PLC站点实施热备冗余配置。通过PLC控制模块中的程序编写与模块功能设定，在极端情况下可在故障PLC模块与热备模块之间进行无缝切换，使现场控制工作具有更高的安全性和准确性。

4.2监控系统向数字孪生方向发展

水厂数字孪生是目前关注热度较高的一个技术发展方向，数字孪生通过BIM、水厂3D建模、大屏显示系统各个驾驶舱，对真实水厂的核心运行情况与核心运行数据进行更直观的展示，对水厂的运营维护人员提供更加便捷的支持（如基于虚拟视角的专家诊断库、基于画面识别的实时数据展示等）并能够对数据进行高度的整理分析，为管理层决策提供迅速、简洁、直观的依据。

4.3网络功能向综合化方向发展

水厂应用到的信息技术逐步丰富，虽然提高了水厂自动化运行水平，但水厂内各部门之间和各生产环节之间交互的信息类型明显增加，信息体量扩大，对水厂的网络管理提出更高的要求。在未来的水厂自动化发展中，需要在控制网络的基础上建立水厂信息管理网络，实现控制网络和信息管理网络的无缝连接，建立起各车间、各部门的信息联动关系。在网络功能综合化发展模式下，将水厂各管理部门与生产车间组成完整的整体，更有利于提高水厂自动化水平。

5.总结

综上所述，为水厂引入自动化技术已经是大势所趋，相关人员需要意识到水厂自动化发展的重要性，根据水厂运行现状做好硬件优化和软件优化工作，通过软硬件的配合切实提高水厂自动化运行水平，减轻员工劳动强度，达到提质增效的技术应用效果。自动化技术在水厂中的应用仍有较大的进步空间，有关人员需持续探索，实现技术突破。

参考文献

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[2]郭振兴.浅谈电气工程及其自动化技术在水厂生产中的应用[J].科技视界,2019,(18):191-192.

[3]王铁军.水厂中电气自动化的应用与维护[J].山东工业技术,2018,(12):166.