浅谈自动化系统在水厂中的作用

王 振（天津泰达水业有限公司净水厂，天津 300457）



浅谈自动化系统在水厂中的作用

王 振
（天津泰达水业有限公司净水厂，天津 300457）

摘 要：当今社会是一个经济飞速发展的年代，经济的发展离不开科学技术的带动和支撑。电气自动化是工业现代化的重要标志和现代先进科学的核心力量，自动化技术可以帮助人们降低他们的工作量，提高检测的准确度和信息传输的实时性，为生产提供进一步的科学技术保障，还能有效地避免安全事故的发生，保证生产设备的安全运行。电气自动化在水厂的应用，我国电气自动化开始发展于20世纪50年代初，它覆盖的行业领域广，适用性大，自动化技术可以降低员工的劳动强度，提高检测的准确度和信息传输的实时性，为生产提供进一步的技术保障。随着电气自动化进入各个领域的同时，供水行业也加入到了电气自动化的队伍中去。

关键词：自动化系统应用；安全；提高工作效率

自动化在我们生活的方方面面都起到很重要的作用，它也是我们经济发展的重要帮手，以我工作的水厂为例，从取水泵房、加药工段、滤站工段、送水泵房到中控室，随处可以看到自动化设备的身影，正是有了它们使得以前繁琐的工作变得简单，有了它们使得我们远离危险源，使能耗降低了。下面我们就来讲讲水厂各个工段中自动化是如何起作用的。

一、取水工段

取水工段的作用是将从江、河、湖、泊中来的水源通过水泵送到加药工段进行加药处理，在这里，变频器就是最重要的自动化设备，变频泵是由带有变频器的电机和水泵组成，通过我们对变频器的设定可以控制水泵的输出频率，从而控制水泵的送水流量。在自动化水厂取水泵房中，使用变频器的主要目的是降低电耗以及平滑调节取水流量。通过自动化控制系统的PLC或利用变频器本身的PID调节，可以让变频器自动调速，保持调节池水位的稳定，并可以实现取水泵房的无人值守且高效、优质供水。

二、加药工段

加药工段是一个水厂的核心工段，这里也是水厂设备最多，工艺最为复杂的工段，这里有铁盐、铝盐、氯气、硫酸、氢氧化钠、臭氧……许许多多药剂的投加都需要自动化设备来完成，通过自动化控制系统的PLC或利用变频器本身的PID调节，计算出相应水量应该投加多少药剂才能使得水质达标，而且耗费的电能最少。在这里自动化设备的出现帮助水厂的运行人员远离了硫酸、强碱、氯气、臭氧等有害身体健康的物质，大大保护了运行人员的身体健康。以氯气的投加为例，氯气的投加分为复合环投加和比例投加两种，复合环投加实际就是一个反馈，根据出厂水的含氯量更改氯气的投加量。比例投加，是根据水量的大小来控制氯气的投加量。两种控制方式根据不同的需求和工艺要求进行选择使用。一旦氯气泄露了，达到了设定的安全值的时候，吸收装置会立即启动并开启声光报警提示大家，直到空气中氯气含量再次回到安全范围内吸收装置会停止工作，声光报警会自动复位。

三、滤站工段

滤站工段是由沉淀池和v型滤池组成的。沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物。沉淀池在废水处理中广为使用。它的形式很多，按池内水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种。考虑到颗粒沉淀过程中的絮凝因素，假设颗粒的沉速以等加速改变，并设起始沉速为零。结合考虑管内的流速分部，则斜管长度为：-d*tgθ，式中：a为颗粒沉速变化的加速度，即a=du/dt。上述三种方法，各有不足之处。沉淀池有一个吸泥车，它会每隔一段时间工作一次，它的作用就是将沉淀下来的污泥、药渣等物质吸走，保持沉淀池能够正常工作。有的水厂有一种脉冲沉淀池，它是通过真空风机定时工作将真空室中的空气抽出，使得沉淀池的水位下降，然后真空破坏阀门会在设定好的时间打开让空气重新进来破坏真空，瞬间使水位上升，从而产生一个脉冲效果，这个脉冲效果会使原本留在沉淀池里的泥，变成漂浮的泥层，水在脉冲的作用快速穿过泥层，泥层起到截留的作用，沉淀池上方还有斜管再次截留，这样使得水质会更好。

V型滤池是用于过滤的目的，有的用来去除水中的悬浮物，以获得浊度更低的水；有的是用来去掉污泥中的水，以获得含水量较低的污泥。每个滤池均装有一个水位计和一个差压计，用来检测滤池的液位和滤池的阻塞情况。滤池有一个调节阀为无级可调比例的阀门（开启度为0～100%），根据滤池的液位、阻塞值（即水头损失值）、调节阀现有开度的反馈信号通过PLC系统自动调整阀门的开度，从而确保滤池恒水位过滤。当过滤一段时间之后，阻塞值变大，PLC系统会命令滤池进行反冲洗以清洁滤池，减小水头损失，保证优质的出水。由于滤池调节阀所处的工作环境相对潮湿，所以调节阀采用气动阀门。

四、送水工段

在自动化水厂送水泵房中，使用变频器的主要目的是用来降低电耗以及平滑调节出厂水压力。通过自控系统的PLC或利用变频器本身的PID调节，可以让变频器自动调速、恒压供水，实现送水泵房的无人值守，提高生产效率及安全性。

送水工段是将处理后的自来水通过水泵送到千家万户去，这里和取水工段很相似，但是除了保证供水量意外，还要保证出厂水的压力一定要达标，一般情况下，送水工段的水泵至少由一台变频泵进行送水工作，这台变频泵根据出厂水的压力调节频率，一旦压力不足它就会提高频率，加大送水量，一旦这台变频泵满负荷依然不能满足设定出厂压力，那么PLC根据情况会启动另一台水泵继续加大输出水量以满足出厂压力。一旦管网需水量下降，变频器会根据需求降低频率，从而减小水量输出，当频率降到一定值时，PLC会发出指令，停下一台水泵来满足需求。

五、中控室

水厂每个工段之间都有着密切的联系，例如加药工段会根据取水工段送来的水量的大小进行加药量的调节；滤池PLC也会根据进水量的多少去选择开启几个滤池。各个工段之间都会通过PLC之间进行交流，但是每个PLC只会管理自己本工段内的事情，而这个能够整体掌控水厂各个工段的部门就是中控室。

每一个现代化的自来水厂都会有一个中控室，这里监控着各个工段的运行情况，在这里各个工段遇到的问题都会汇总上来，中控室里的运行人员会迅速发现问题并解决问题。一旦一个PLC系统出现问题就会报警，中控室通过网络可以监控到这个工段的PLC系统，从而从整体上监控全局，并立即做出应对措施进行补救，使得水厂能够连续的运转下去。

六、污泥泵房

水厂的污泥泵房的作用就是将各个工段产生的污水进行沉淀以及回收，这里有两个滗水器，还有很多的排泥阀，它们也是自动化系统的一部分，污水进入到污泥泵房的两个大池子里，进行静置沉淀，滗水器会根据池子液面的高度变化而上升或者下降来将池子表面的上层清水回收到调节池，等待进一步净化。污泥泵房的排泥阀会根据时间的设定，每隔一段时间会对污泥泵房池底的污泥进行排空。

七、在线仪表

水质在线仪表对于水厂来说相当重要，在水厂的各个角落都能找到它，在取水工段有源水水质PH的仪表、源水浊度仪表、调节池高度和吸水井高度仪表，送水工段有出厂水的浊度、余氯仪表，出厂水压力仪表和清水库液位高度仪表，加药和滤站的在线仪表就更多了，分的项目也就更细了，它们就像是一个个的小眼睛注视着水厂的每个角落，一旦出现问题就立即报警，然后相应的设备会迅速采取行动，直到问题解决才会停止报警。在线仪表对于自动化系统是很有用的，它们的精度也是很高的，由于水厂的在线仪表的数量很大，为了使他们能够长期的正常的工作，我们有专门的运行人员对他进行定期的检查和校对，有的在线仪表还需要及时换药，清理管路，一旦发现在线仪表出现异常，应及时找到维修人员进行修理或更换。

结语

虽然现代化的水厂帮助人们解决了很多的问题，使得工段无人值守成为了可能，但是它还不能完全的取代值班的运行人员，因为自动化设备的故障率依然很高，它需要专业的人才去修理它，而且它的稳定性还需要进一步地提高，假报警的现象依然存在，自动化的程度的加强并不是说运行人员可以被取代，而是水厂运行人员的工作职责已经发生了变化，我们不再需要单纯的水厂运行工了，随着现代化设备的出现，水厂需要的更多的是掌握自动化专业技能的人才，以此来保证水厂的正常运转。

自动化系统已经悄悄地进入我们的生活的各个领域，慢慢地在很多行业中替代了我们的劳动，自动化系统的出现促进了社会进步，让我们感受到了科学技术的伟大，也让很多人的工作性质发生了变化，从必须亲自近距离做一件事，成为了可以远程遥控做一件事情，这大大提高了我们的安全系数，为了使自动化系统能够进一步地提高，我们需要越来越多的自动化人才加入到我们的行列中来。

参考文献

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中图分类号：TU991

文献标识码：A