电气自动化在自来水厂中的应用

【摘要】工业自动化是现代先进工业科学的核心技术，是工业现代化的物质基石，是工业现代化的重要标志。本文介绍了电气自动化技术的特点及主要自控设备的应，探讨了电气自动化与变频器的结合问题。

【关键词】电气 自动化 水厂

中图分类号：F407.61文献标识码： A

前言

自来水厂主要是对湖泊，地下水收集、消毒、沉淀后，生产出符合国家标准的饮用水，主要供人们在生活，生产中使用。自来水厂一般是通过取水泵对水进行收集，在通过沉淀、过滤、消毒、净化等流程，在传输到各个配水站，在输送到各家各户，有些地表以下的深层地下水有许多有益人体的矿物质元素，所以可以被广泛的应用在矿泉水的使用生产中。

一、电气自动化技术介绍

1、电气自动化技术

电气自动化技术是-项涉及面很广，应用也比较广泛的技术。它涵盖了电力工程、电子技术、控制理论、电力电子技术、计算机软硬件技术等多学科的技术。电气自动化这个专业从50年代开始在我国出现并发展，名称为工业企业电气自动化。虽然国家对该专业做了几次大规模的调整，但由于其专业面宽，适用性广，一直到现在仍然焕发着勃勃生机。根据教育部的安排。它属于工科电气信息类，新名称为电气工程及其自动化或自动化。现代工业电气自动化在我国各个生产领域都得到了广泛的应用。并取得不错的效果。

2、电气自动化技术的特点

电气自动化技术在社会发展中具有重要的作用，同时，它也具有以下两个最重要的特点：

(1)技术涵盖面宽。因为电气自动化技术是一门应用性很强也很普遍的技术，大部分的工业生产部门都会多少涉及到电气自动化技术，同时，因为其技术含量较高，在电气自动化系统的设计中，既需要整个系统的硬件设计还要进行系统的软件设计，同时．还要根据应用行业、场合的不同，选择不同的方案，这些都需要很宽的知识面。

(2)对电子技术依赖性强。现代电子科学技术不断的发展进步，一个典型的电气自动控制系统，从采集信号的传感器到进行信号处理运算的控制器，再到执行运算结果的执行机构，都与电子技术的发展有着密切的联系。因此，电气自动化技术的发展离不开电子技术的进步。

二、水厂重要组成部分的自控设备应用

1、取水泵房

取水泵房的取水方式有两种：当水库水位达到没定水位时取水通过两只调流阀自流，当低于设定水位时取水通过取水泵进水。调流阀的控制方式有手动、中控和自动控制三种。自动控制时，PLC根据有关参数自动调节阀门开度，以保证清水池水位保持在最佳水位段。自动运行时需设好清水池水位、工作阀门的选择等参数。于式潜水泵的控制方式有手动、中控和自动控制三种。中控控制时，操作人员通过计算机键盘或鼠标下达的命令，来一步化开、关相应的取水泵和其出口阀门。自动控制时，PLC根据清水池的水位和设定的清水池水位上下限来自动凋节，以保证清水池水位控制在最佳的水位。自动运行时需设好清水池的水位上下限、工作泵的选择等参数。

2、加药系统

水厂加药问多安装有加矾系统和加碱系统，加碱系统现未启用。加矾系统可以中控开关的设备有加矾泵、空压机、出矾阀门，检测的开关量有加矾泵、出矾阀、进水阀、进气阀和空压机的开停信号；检测的模拟量有加矾泵的频率、矾池液位、源水浊度及模拟斜管浊度等。矾池与加矾设备各有两组。加矾与矾池切换的控制方式有手动、中控、自动三种，手动的级别最高，自动和中控是在计量泵和出矾阀处于遥控方式下通过申请优先的方式取得。配矾的控制方式有手动与中控两种。

3、加氯系统

加氯系统的主要设备有气源切换部分、加氯机、漏氯报警系统等，控制前加氯、后加氯、出厂水补氯以及气源的自动切换。采集滤后水的余氯和沉淀水的浊度值并送上位机显示。主要控制软件有自动加氯(双冗余控制加氯)、气源自动切换、漏氯报警软件。加氯控制分为加氯机控制以及PLC控制两种方式，两种方式互为备用。两种控制方式都是有条件地通过申请优先的方式取得。

4、滤池系统

某水厂的V型滤池共八格，整个控制系统由一个滤池公共PLC站和八个独立的PLC站来控制。主要被控设备有：三台鼓风机，三台反冲洗泵，八格滤池的气动进水、排水闸阀和气冲、水冲、清水蝶阀以及排气电动球阀等。每个滤格系统可独立完成恒水位的自动控制，在公共系统的协调下完成滤池的自动反冲洗。滤格PLC与公共站PLC之间的通讯是由UNITELWAY主从通讯总线来完成的。恒水位的控制：PLC采集滤格水位，并与设定的控制水位相比较，得出差值进行相应的PID运算后去控制清水蝶阀的开度，来调节滤格的出水量，使得滤池水位恒定在给定值附近。给定水位为1．20m，上下偏差为0．05m。滤池在启用过滤时，恒水位控制软件自行投入运行。只有满足清水池水位不低于设定水位(2．5m)；滤格反冲洗倒计时间(可调)到或水头损失差压达到0．15bar；鼓风机和冲洗泵处于自动控制状态且无故障的条件时，自动反冲洗才能运行。

三、变频器的在自动化水厂的应用

1、在送水泵房的应用

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。下面以某水厂为例说明变频器在送水泵房的一些应用。

某水厂送水泵房采用SINAMICS G150系统变频器。PLC采用西门子公司的s7—200／300／400(根据监控内容的多少来选择)。出水总管上配备E+H公司的PMC133压力传感器，将实际出厂水压力信号输入PLC。中控室值班员工根据总公司中心调度室指令将标准出厂水压力值通过计算机人机界面输入PLC中；PLC根据标准出厂水压力值与实际出厂水压力值之间的差值计算所需的频率值，并将该值输出到变频器的模拟量输人口；变频器则改变频率，调整电机转速，达到调整出厂水压力的目的，形成闭环控制。

2、在取水泵房的应用

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，保持清水池水位稳定，实现取水泵房的无人值守且高效、优质供水。在自动化水厂取水泵房变频器的控制设计上，一般由清水池水位直接控制变频器的频率。和送水泵房出厂水压力控制送水泵房变频器相比，改变送水泵房变频器频率可以立即影响出厂水压力，但改变取水泵房变频器频率对清水池水位变化的时间滞后较大；同时絮凝池排泥、平流池排泥、滤池反冲洗、出厂水流量变化等对清水池水位都有较大影响。因此，用清水池水位直接控制取水泵房水泵机组调速节能的方法不尽人意。有的水厂在控制上采取了部分简化，将清水池水位分段来控制变频器频率，但使用效果不理想。

下面谈谈取水泵房变频器控制的一些想法。在取水泵房变频器控制系统中，由技术人员通过计算机人机界面将清水池标准水位值输入PLC；PLC根据清水池标准水位值与实际水位值之间的差值通过PID运算得出清水池所需的标准进水流量；PLC再根据清水池标准进水流量与实际清水池进水流量的差得出所需的频率值，将该值输出到变频器的模拟量输人口；变频器则改变频率，调整电机转速，调整清水池进水流量合乎要求。清水池水位作为主被控变量，水位控制器作为主控制器，清水池进水流量作为副被控变量，流量控制器作为副控制器。该系统有主、副2个被控变量2个控制器，形成主、副2个回路，构成串级控制系统。串级控制系统中主控制器的给定值按工艺要求规定，副控制器的给定值是在调节过程中由主控制器给出。

结论

以最短的时间把先进的自动化技术应用到供水中去是每个企业的目标。让自动化技术更好的为我们服务，方便生产，提高企业的经济效益，是当前我们不断去努力不断去奋斗的目标。

【参考文献】

[1] 何朝霞.电气自动化在水电站中的应用[J]. 现代经济信息. 2009(16)

[2] 谢常华.电气自动化的发展[J]. 企业导报. 2010(11)