水厂供水系统自动化控制的探讨

水厂供水系统自动化控制的探讨

黄 骞

长沙水业集团有限公司 湖南长沙 410005

摘要：人和城市在发展过程中都离不开水，水是生命的源泉关系着人们的生命健康，水厂的供水显得尤为重要。目前，我国自来水厂供水系统还存在着许多方面的问题，如:供水效率低、稳定性差等，当前居民的日常生活和经济发展都受到了一定程度的影响。因此，对水厂供水系统自动化控制进行探讨，并找出有效的应对措施，是目前一个非常迫切需要解决的问题。

关键词：水厂 供水系统 自动化控制 探讨

水对于城市来说，就相当于人类的血液，是人类生存的基础。人们在日常的生活和生产中都离不开水。供水的质量、效率和稳定性对国民经济的发展水平和人民的正常生活、工作有着极其重要的影响。目前，我国供水系统还存在一些不足，难以满足人们对美好生活的需求。因此，提高供水系统的自动化控制是当前城市发展的首要问题。

1. 我国目前水厂供水存在的问题

1.1水厂供水成本高

供水成本高是我国水厂目前最严重的问题之一，而供水成本中占比较大的就是电力成本和人工成本。现阶段大部分水厂没有进行自动化改造，仍然依靠人工值守、人工启停机泵、人工添加药剂等。事实上，在人工操作巡视中，难免会存在一些偶然性和误差，人的主观能动性也会导致水厂生产运行中存在不确定性，一旦控制不合理，必然会造成泵房水泵机组的频繁启闭，不仅影响设备寿命，还会大大增加了供水能耗。

1.2水厂供水的安全可靠性较差

人们对供水水质与安全可靠性的要求不断提高，随着城市的快速发展，很多水厂已逐步处于城市中心地段，如果城市管理力度不够，废水随意排放，甚至污染的废水未经处理就排入湖泊甚至河流，不同类型的污染给水厂安全取水带来严峻的考验，在水厂选址的不可改变因素下，水源污染势必影响城市的供水安全。此外，水厂设备陈旧、工作人员责任心不强等也直接影响到供水的安全可靠性。

1.3水厂供水能力不足

水厂供水能力不足主要有两个原因。一是客观因素：随着我国经济发展水平越来越高，城市化和工业化进程也必然会加快，因此用水量就会大大增加，并且用水的范围也会持续扩大，使得水厂的供水能力满足不了用水的需求；二是环境因素：近些年全球变暖越来越严重，导致全球降水量大大降低，水厂的取水条件就越来越困难，水厂的供水量不足导致城区水压下降，无法满足城市用水需求。

2. 改善水厂供水问题的具体措施

2.1更换厂内老旧设备

要提高水厂的供水能力，必须提高供水效率，这就要求水厂对供水系统进行优化调整。如：采用全变频泵代替工频定速泵，水厂供水系统的工作状态调整为全变频状态，可以大大提高水泵的工作效率，达到理想的峰值。虽然前期投资成本相对较高，但从长远来考虑，这是城市供水系统的最佳途径，既能减少工频泵频繁启动带来的能耗，又能提高水泵工作效率。该方案也逐渐被各大水厂所接受和应用。

2.2提高水源保护意识

虽然可以通过水厂提质改造、引入自动控制等手段，不断提高出厂水水质，但供水的安全性可靠性，还需要从源头做起，要通过系列宣传教育活动，呼吁广大市民以实际行动参与水环境保护，提高爱水意识，共同营造节约用水、珍惜水资源、保护水环境的氛围。

2.3引入水厂自动化控制

在水厂供水系统中采用自动化控制方法，整个水厂的运行状态相对于人工值守会更加稳定、可靠。这样一来，不仅可以有效降低水厂的生产成本，还可以提高水厂生产管理能力。此外，可以利用计算机系统加强对水处理各工艺环节的实时监控和生产调度，实现对各生产设备、设施运行数据实时读取和采集，这样不仅可以保证数据的精确性，还有效提高供水系统的工作质量和供水的安全可靠性，减少人工投入和不必要的浪费，实现水厂降本增效的同时，推进我国供水系统自动化进程。

3.供水系统自动化控制的应用探讨

3.1加药控制系统

加药控制方式一般分为自动控制、远程控制、就地控制三种。在水厂应用中，可实现根据所需比例自动配矾，水厂工作人员只需要在PLC上，将矾液原液的浓度、配制溶液的浓度、配制溶液时的液位高度等参数进行设定，在设置相关参数完成后，启动控制器，控制器根据参数的设置对溶液池电动球阀和进水管线电磁阀进行相应的调节和切换，进而控制溶液配置的比例，值班人员可实时监控系统运行状况和进行故障处理。同理，加氯系统可根据上位机设置的参数自行投加。

3.2滤池控制系统

该系统是一个集散控制子系统，在每个滤池控制台配置一台PLC系统，可实现全自动过滤和全自动反冲洗。以长沙自来水厂为例，大部分水厂为带恒水位控制器的滤池，滤池恒水位的过滤要求就是要保证待滤水流量与滤后水流量基本恒定， PLC系统根据时间和液位来控制滤池反冲洗，一旦水位超过系统设置值时，控制系统会自动启闭滤水阀门，保证滤池恒水位运行。上位机也可以根据实际运行工况调整反冲洗参数，如：反冲洗强度、反冲洗时长等，人工干预洗池及恒水位控制器的动作。

3.3取水流量控制系统

采用取水流量控制系统，工作人员可以根据水厂的生产工艺需要或外界管网的用水需求，通过中心控制室设定取水流量的目标值，该指令通过现场总线传入到取水流量控制的PLC系统中，在PLC中编制相应程序，控制系统将会根据设定的目标值做出快速、准确的相应，给出智能调度策略。要根据管网需求实时调整取水流量，实现泵房机组运行效率最大化，对水厂的自控系统提出了巨大的挑战。笔者有幸参与该项课题研究，期望能有所突破。

3.4生产运营调度系统

该系统主要包括数据采集、系统管理、基础配置、实时监控管理、报警管理、调度管理、数据统计分析等功能模块。利用计算机信息技术、通讯技术和自动控制技术等，实现从取水、制水到送水的全生命周期管理。系统用户通过Web应用显示层界面发送控制命令，控制指令经过中央控制层发送到驱动层直接控制现场设备，可随时了解水泵机组运行、制水过程管理、出厂水水质、流量、压力等信息，对水厂生产运行状况进行动态监测、实时调度和自动化控制，以可靠和高效地方式为居民提供安全优质的饮用水，真正实现自动化、智能化水务管理。

4.结束语：

我国供水行业自动化起步较慢，又由于水厂供水系统是非常复杂的。自动化控制的要求很高，涉及的技术和设备也多方面，同时设计本身也很困难，因此，怎样有效地提高供水系统自动化控制的稳定性和可靠性，仍是水厂自动化控制研究的重点和难点。

参考文献：

[1]陈肖峻.水厂供水系统的自动化控制分析[J].产业与科技论坛,2015,14(06):79-80.

[2]邓永斌.关于水厂供水系统自动化控制的分析[J].科技创新与应用,2016(19):171.