自来水厂的自动化控制

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摘要：在实际生活中，各个自来水水厂根据实际情况：规模的不同、水源的区别等，其工艺流程千差万别，设备有增有减，但基本的流程是相似的。从给水处理角度考虑，水体内杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。自来水厂水处理的目的就是去除原水体中这些会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水能满足生活饮用及工业生产的需要，而通过自动化控制能更好、稳定的达到这一目的。因此当前除很少一部分小型自来水水厂外，新建、改扩建的自来水水厂都采用了自动化控制系统。

关键词：自动化 控制 自来水厂

中图分类号： TU991.35 文献标识码： A 文章编号：

一 、 自来水水厂的自动控制

（一）自来水水厂的工艺流程

自动化控制系统在自来水水厂净化水的过程中主要是服务于工艺流程的。一般来说自来水厂主要分为以下几个工艺过程：

（1）取水：

通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入自来水水厂。当然也有部分小水厂是通过高度差自流进入水厂的

（2）混凝：

包括混合与絮凝，即原水投入混凝剂后进行反应，并排出反应后沉淀的污泥。自药剂与水均匀混合起直到大颗粒絮凝体形成为止，整个称混凝过程。混凝剂可把水中不易沉淀的胶粒及微小悬浮物脱稳、相互聚结，再被吸附架桥，从而形成较大的絮粒，以利于从水中分离、沉降下来。机械混合过程要求在加药后迅速完成。混合的目的是通过水力、机械的剧烈搅拌，使药剂迅速均匀地散于水中。 经混凝反应处理过的水通过道管流入沉淀池，进入净水第二阶段。

（3）沉淀：

水流入沉淀区后，沿水区整个截面进行分配，进入沉淀区，然后缓慢地流向出口区。水中的颗粒沉于池底。絮凝沉淀的污泥经不断堆积并浓缩，定期排出池外。

（4）过滤：

过滤一般是指以石英砂等有空隙的粒状滤料层通过黏附作用截留水中悬浮颗粒，从而进一步除去水中细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等，使水澄清的过程，整个过滤处理是在滤池中进行的。

（5）滤后消毒处理

水经过滤后，浊度进一步降低，同时亦使残留细菌、病毒等失去浑浊物保护或依附，为滤后消毒创造良好条件。消毒并非把微生物全部消灭，只要求消灭致病微生物。虽然水经混凝、沉淀和过滤，可以除去大多数细菌和病毒，但消毒则起了保证饮用达到饮用水细菌学指标的作用，同时它使城市水管末梢保持一定余氯量，以控制细菌繁殖且预防污染。消毒的加氯量（液氯）在1.0-2.5g/m3之间。主要是通过氯与水反应生成的次氯酸在细菌内部起氧化作用，破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。

（6）送水：多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水管网。

（二）生产工艺流程中的自动控制

如果把自动控制系统中的PLC看作系统的大脑，那么在线仪器仪表就是自动控制系统的眼睛了。正是有眼睛看到了流量、PH值、浊度、余氯等等指标，才使系统进行自动控制成为可能！自来水厂的工艺特点是各工艺单元既相对独立，同时各单元之间又存在一定的联系。正因为各工艺单元相对独立，因此通常将整个工艺按控制单元划分。正是如此在线仪器仪表也是如此布置：例如进场原水的水质监测就集中包含了，流量计、PH/T仪、浊度仪等，相应的各构筑物所需的在线仪器仪表也是如此。

当然光有眼睛看是不够的，自动化控制系统还需要手、脚（即执行机构）来完成控制。这就是自来水水厂内的电动控制设备了，它们采用就近控制原则，在设备集中区分别设置不同的PLC 站对该区域设备进行监控，再通过通讯网络，各PLC 站之间进行数据通讯，实现整个水厂的自动化控制。在控制单元内，PLC 站实现对该单元内设备的自动控制。这样的优点是使控制系统更加可靠，当某一控制单元发生故障时不会严重影响其它单元的自动运行，同时由于单元内控制设备、检测仪表就近相连，减少了布线成本。

一般根据土建设计，将水厂自动化控制系统按设备位置情况及功能进行组织分配，分为如下一些控制站点。

（1）中央控制室站点：对整个系统进行监控和调度，同时留有四遥（遥测、遥信、遥调、遥控）系统接口，与上层管理系统进行通讯。

（2）配电室控制站点：对高压及低压配电系统进行监控。

（3）取水泵房控制站点：取水泵、真空泵、潜污泵及轴流风机等进行监控。

（4）送水泵房控制站点：对送水泵（变频恒压供水）、潜污泵等进行监控。

（5）各构筑物控制站点：对构筑物范围内的电控设备，在线仪器仪表等进行监控。

（6）加药控制站点：对加药系统进行监控。

（7）加氯控制站点：对加氯系统进行监控（消毒系统）。

在实际工程当中，当控制站点较近时，可以将某些站点合在一起，当然根据功能及控制规模大小，有些站点可以设为从站或远程站点。

（三）安防监控系统的自动控制

最近一些年来，有把安防监控系统加入自动化控制系统的趋势。作为提供公共资源的自来水水厂往往把安防监控系统当作一个子控制站纳入自动化控制系统，从而方便管理，便于操作。

总的来说自来水厂自动化控制系统主要能够完成 1. 实时监控各项进出厂水和厂内生产水的指标。2. 通过自动控制加药加氯系统保证水质指标的稳定，合格。3. 通过自动控制或远程控制，操作、调节电动设备，降低劳动强度，减少人员误操作，提高效率。

二、自来水厂自动控制的问题

当然，自来水厂自动化控制系统并非完美无缺，凡事必然是有利必有其弊！

首先，自来水厂自动化控制系统固然是先进，省事，但同样它对人员的要求较高。

特别是需要进行定期维护时更是如此。在现实自来水厂中，可以经常看到一些水厂、甚至是大水厂出现取消自动控制，采用手动的情况。操作人员宁愿累一点，采用手动，感觉把握大一点，可靠一点的情况是很多的。其次，由于自来水厂自动化控制系统设计人员对工艺和人员操作习惯不了解而导致的问题。操作人员无法说出所以然，但就觉得不好使用，这样的问题也很使人无奈！

三、自动化控制的发展

随着信息技术的日新月异，网络化、智能化、信息化、管控一体化等概念向自动化领域的渗透，使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革，这场变革对水工业自动化产生了非常重大的影响。在美国和加拿大等发达国家，已经建立了不少现代化的水厂，实现了整个供水系统的自动化。诸如象自来水管网地理信息系统（GIS），自来水管网优化系统，信息管理中心系统（IMCS）等系统都已建立运行。相比之下我国的供水自动化控制系统差距很大，因此我们只有学其所长，尽快迎头赶上！

参考文献

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〔2〕邵清.水厂自动化监控系统设计及容错技术应用研究[J];微型电脑应用

〔3〕沈玉凤.浅谈水厂自动化中存在的问题及解决措施[J];自动化与仪器仪表

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