李潔慶 戴凱峰

摘 要：自來水廠是城市重要的基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)的水廠自動(dòng)化水平也不斷提高。將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在自來水廠中，不僅節(jié)省了大量的人力成本，還大大提高了供水效率。為了進(jìn)一步推動(dòng)電氣自動(dòng)化在水廠中的發(fā)展，該文對(duì)水廠中電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)、管理進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：水廠；電氣自動(dòng)化；數(shù)據(jù)處理

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

水廠的運(yùn)作與社會(huì)發(fā)展息息相關(guān)，而電氣自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用，保證了供水系統(tǒng)的高效運(yùn)行，提高了供水質(zhì)量和供水效率。自動(dòng)化技術(shù)可以提升信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效避免安全事故的發(fā)生，為生產(chǎn)提供技術(shù)保障。但是電氣自動(dòng)化技術(shù)在水廠的應(yīng)用過程中也存在不少缺陷和不足，象自動(dòng)化水平參差不齊，供需平衡度不夠高，這些都需要進(jìn)一步地改進(jìn)和完善。為了提高電氣自動(dòng)化在水廠中的設(shè)計(jì)、管理水平，加強(qiáng)設(shè)備的管理，保證系統(tǒng)的正常工作，該文以進(jìn)一步提高電氣自動(dòng)化在我國(guó)水廠中的應(yīng)用為目標(biāo)，從技術(shù)本質(zhì)入手，進(jìn)行了深入地分析和探討。

1 電氣自動(dòng)化在水廠中的現(xiàn)狀分析

20世紀(jì)初，電氣自動(dòng)化在工控市場(chǎng)中逐漸嶄露頭角，以其可靠的性能和突出的數(shù)據(jù)處理能力，為企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)提供了更高效的保障。因此，供水企業(yè)也意識(shí)到電氣自動(dòng)化的優(yōu)越性，越來越多的電氣自動(dòng)化設(shè)備及技術(shù)被應(yīng)用到水廠中。但在應(yīng)用過程中出現(xiàn)了不少問題，象控制系統(tǒng)和控制設(shè)備雜亂，設(shè)備接口以及應(yīng)用軟件缺乏統(tǒng)一性，進(jìn)口設(shè)備的控制功能與工藝需求脫節(jié)，部分設(shè)備的質(zhì)量和安裝不過關(guān)等。另一方面，操作人員對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備掌握不夠，管理人員缺乏相關(guān)專業(yè)知識(shí)，操作和維護(hù)水平達(dá)不到系統(tǒng)要求。當(dāng)運(yùn)行和操作出現(xiàn)問題時(shí)，缺乏專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)維護(hù)，從而使小故障變成大問題，最終導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓。

1.1 濾池恒液位工藝的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)分析

在現(xiàn)代化凈水工藝中，濾池的恒液位控制是水廠的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一，其直接影響到最終的水質(zhì)情況。水廠采用均質(zhì)砂濾池和活性炭濾池這2種不同功能的V型濾池過濾，目的是過濾雜質(zhì)，清除異味污濁。生產(chǎn)中通過人工巡檢控制液位，觀察濾池的實(shí)時(shí)液位與設(shè)定液位的高低差，適時(shí)調(diào)整濾池的出水流量。當(dāng)濾池出水量達(dá)到最大值，液位還無法降低時(shí)，則需要啟動(dòng)濾池手動(dòng)反沖洗操作。以15萬t水廠的生產(chǎn)體量為例，需要16個(gè)濾池不停工作，才能保證供水需求，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。

想要提高生產(chǎn)效率，減少人工投入，就必須針對(duì)凈水工藝進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，提出控制方案，以滿足其生產(chǎn)需要。由于水廠主要依賴現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備進(jìn)行控制操作，因此采用PLC組成的集中化方式控制，將自動(dòng)化控制分為3層：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制站、集中PLC控制站、遠(yuǎn)程監(jiān)控操作站?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過DP或者無線方式與主站PLC通信，電器柜智能控制器通過總線接入系統(tǒng)，并以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為載體，實(shí)現(xiàn)水廠的一體化控制。形成包括生產(chǎn)調(diào)度，事務(wù)信息管理，監(jiān)督控制在內(nèi)的信息管理系統(tǒng)。這種組態(tài)方式，各個(gè)功能模塊相對(duì)獨(dú)立，互不影響，但是相互關(guān)聯(lián)，如果某一單元發(fā)生故障，不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)。在程序設(shè)計(jì)中采用PID算法進(jìn)行閉環(huán)控制，把實(shí)時(shí)液位作為反饋數(shù)據(jù)，以濾出水閥作為被控對(duì)象，將出水閥門開度給定到控制單元，使濾池始終處于恒定液位工作狀態(tài)。

1.2 綜合自動(dòng)化在水廠中的設(shè)計(jì)分析

當(dāng)前，供水系統(tǒng)建立自動(dòng)化控制平臺(tái)更依賴于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展。想要進(jìn)一步降低供水成本，提高供水效率，需要實(shí)現(xiàn)整個(gè)供水區(qū)域內(nèi)的自動(dòng)管理，包括供水管網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、加壓泵站的狀態(tài)監(jiān)視、地理信息系統(tǒng)與抄表系統(tǒng)等供水環(huán)節(jié)，將這些系統(tǒng)集成在一起綜合處理，實(shí)現(xiàn)整個(gè)供水系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化控制。

2 電氣自動(dòng)化在水廠中的管理方式

2.1 培養(yǎng)電氣自動(dòng)化的專業(yè)技術(shù)人才

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)作為高水平的現(xiàn)代化工控系統(tǒng)，定期維護(hù)管理是必不可少的。這種專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)難度高的工作，需要管理人員經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)才能勝任。雖然我國(guó)越來越重視對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)方面的人才培養(yǎng)，但是技術(shù)領(lǐng)域的不同，多多少少也會(huì)存在差異，人才的培養(yǎng)始終跟不上電氣自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)步的步伐。并且水廠的自動(dòng)化控制也存在一些獨(dú)特性，需要將理論與實(shí)際相融合，這樣在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)管理人員才能從容應(yīng)對(duì)，熟練的維修，將故障帶來的損失降到最低。自來水廠與電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的完美結(jié)合能夠?qū)⑵髽I(yè)發(fā)展帶入一個(gè)新的臺(tái)階，完善和健全電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，同時(shí)培養(yǎng)專業(yè)型人才，提高我國(guó)電氣自動(dòng)化的發(fā)展水平，有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。

2.2 提高電氣自動(dòng)化的信息處理能力

水廠的正常運(yùn)作需要收集大量的數(shù)據(jù)，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以起到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，對(duì)水廠運(yùn)行有著重要意義，它直接影響著管理人員如何調(diào)整調(diào)度，一旦數(shù)據(jù)處理出錯(cuò)或者處理精度不夠，會(huì)直接改變管理人員的調(diào)整方式，最終影響自來水水質(zhì)，甚至?xí)o社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來負(fù)面影響。想要有效防止這種情況的發(fā)生，就必須提高電氣自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理能力，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。同時(shí)數(shù)據(jù)分析還能從側(cè)面反映出自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯偏差，可能就是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的某個(gè)部位發(fā)生了故障。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力對(duì)水廠的安全供水和系統(tǒng)本身都有著重要意義。

2.3 提升電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，難免會(huì)出現(xiàn)各種故障和錯(cuò)誤，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成一定的壓力，不但影響系統(tǒng)的控制效率，還會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，使水廠的生產(chǎn)出現(xiàn)紊亂，特別是經(jīng)過長(zhǎng)期使用的系統(tǒng)更容易發(fā)生此類問題。水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)涉及制水的整個(gè)流程，部分復(fù)雜的控制系統(tǒng)還與供水管網(wǎng)相關(guān)聯(lián)，因此需要管理人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定期的管理維護(hù)，防止因存儲(chǔ)量不足而影響整個(gè)系統(tǒng)的安全。

3 電氣自動(dòng)化的在水廠中的發(fā)展方向分析

在電氣自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展和完善的今天，自動(dòng)化水平已經(jīng)成為衡量現(xiàn)代化企業(yè)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。在水廠中建立一個(gè)供水綜合管理平臺(tái)已經(jīng)成為可能。在現(xiàn)代化水廠中，通過使用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)優(yōu)化控制手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供水區(qū)域的綜合自動(dòng)化管理，逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的安全、可靠、高效。自來水廠也必將向著智能化方向發(fā)展。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)，提高管理技術(shù)水平，保持專業(yè)化和定制化，同時(shí)也要加強(qiáng)資金和人才的投入，并且結(jié)合計(jì)算機(jī)信息與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，擴(kuò)大電氣自動(dòng)化的技術(shù)領(lǐng)域，增強(qiáng)系統(tǒng)的綜合處理能力，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管控一體化。

4 結(jié)語

綜上所述，水廠的質(zhì)量安全與生產(chǎn)生活緊密相連，把先進(jìn)的電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到供水企業(yè)中，不僅可以節(jié)約生產(chǎn)成本，還能大幅度降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)也需要科學(xué)的管理，只有不斷提高技術(shù)水平和管理水平，注重解決生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)計(jì)維護(hù)上的技術(shù)難題，才能將系統(tǒng)作用發(fā)揮到最大，最終實(shí)現(xiàn)水廠的可靠、優(yōu)質(zhì)、不間斷供水的目標(biāo)。

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