水厂自动化范文

水厂自动化篇1

关键词水电厂自动化；开发；发展；技术问题；技术措施；技术条件

引言

随着水电厂"无人值班"或"少人值守"工作的开展，以"厂网分开、竞价上网"为基础的电力体制改革的深入进行。对水电厂的生产运行和管理提出了新的要求，也对水电厂自动化技术提出了更高的要求。计算机监控系统的开发应用是水电厂实现"无人值班"或"少人值守"的必备条件。计算机技术、信息技术及网络技术的飞速发展，给水电厂自动化系统无论在结构上还是在功能上，都提供了一个广阔的发展舞台。水电厂自动化工作也必须适应新的形势需要，有新的发展。如今的水电厂自动化系统应该成为一个集计算机、控制、通信、网络及电力电子为一体的综合系统。不仅可以完成对单个电厂，还可以进一步实现对梯级流域、甚至跨流域的水电厂群的经济运行和安全监控。本文就如何开发水电厂自动化系统及自动化系统开发方面的技术问题作一点探讨。

1、自动化系统开发的组织过程

1.1、用户参与开发过程

计算机监控系统不同于一般的机电产品，用户参与其开发过程，对于系统发挥其监控功能十分必要。这是因为：

＃由于计算机硬件的可扩展性和软件的灵活性，使监控系统的结构、规模、功能、性能等不可能统一，市场上没有固定的系统可供购买。

＃用户的要求差异性很大。电厂规模、重要性、设备状况不同，对监控系统的要求就不同。电厂的管理模式和生产技术人员参与开发是将用户的意图、习惯和对自动化的理解融合到产品中去的最好方式。

＃参与开发能使用户最快地掌握系统开发技术，有利于用户对系统的升级、改进、完善及维护，更好地使用系统各项功能。

监控系统从设计到投运一般要经过如下过程：设计招标、合同谈判、成立联合设计开发组、用户数据文件收集、开发商设备采购、系统集成与软件开发、出厂验收、现场安装调试、工厂试验及投运等。用户应全过程参与，但真正参与开发是在合同谈判结束和各项技术条件确定后开始的，包括用户数据文件准备、系统集成与开发。

1.2、用户数据文件的准备

监控系统开发的最大工作量在于系统的客户化，而客户化的好坏起决于用户数据是否充分和准确，因此用户在同厂家开发之前应组织专业技术人员进行现场数据的收集和准备工作，生产技术人员应包括运行人员、计算机和网络技术人员、自动化技术人员。

由运行人员准备的资料有：工作站监控画面、运行报表、历史记录点定义、事件记录报表、操作键盘定义、语音报警语句、电话及ON-CALL传呼定义、统计计算格式等等。

由计算机和网络技术人员准备的资料有：计算机网络结构、MIS系统操作系统平台、MIS系统和自动化接口软件、网桥、防火墙等。

由自动化技术人员准备的数据资料有：数据库定义表、各项操作流程及防误闭锁条件、各LCU的I/O定义表、LCU顺控及自动倒换流程、AGC、AVC控制参数和边界条件、对外通信数据清单等。

数据文件准备工作一般约需3个月时间，对于尚未投产的新电厂，由于设备还未到位，其运行状况不明，图纸资料不齐全，数据文件准备工作可能需要几年的时间。

1.3、双方联合设计开发组联络会议

联合设计开发组一般应有双方技术人员和商务人员参加。首次联络会会议的主要内容一般为：

＃用户通报现场数据准备情况，并提交有关资料；

＃开发商通报设备采购情况，并就设备变更和系统集成方案征求用户意见；

＃双方对合同的理解和技术澄清；

＃确定开发的组织方式和开发的时间；

＃在随后的开发过程中根据合同要求和实际技术难度，可能还开1～3次联合设计开发组联络会。

1.4、系统的集成与软件开发

＃硬件系统的集成，一方面是检验合同文件所规定的系统结构、硬件设备的可行性，另一方面也是为软件开发搭建平台，这项工作应由开发商根据简化了的网络结构进行。

＃用户应成立厂开发工作组，一般为5～15人组成，并指定工作组负责人。用户工作组成员应包括：自动化专业人员、计算机专业人员和运行经验丰富且具备一定计算机知识的运行人员。开发商应提供应用程序开发平台，并提供必要的培训。

开发过程中用户工作组可独立完成的开发任务有：

＃对外通信数据模块原文件的编辑，等等。

用户工作组可协助开发商完成的开发任务有：

＃AGC、AVC控制流程；

＃事件及报警记录的定义；

＃语音、电话报警和ON-CALL信息的定义；

＃主站操作流程及防误操作闭锁流程；

＃历史数据的统计、计算等等。

现场用户工作组应定期反馈开发进度，全过程监督项目的执行，直到开发工作结束，并一同参与出厂验收。

2、太平哨发电厂监控系统开发过程介绍

太平哨发电厂计算机监控系统的开发始于1997年，开发的项目范围为计算机主站、网络设备、公用设备LCU。

该项目选定东北电科院自动化所为合作伙伴，项目各阶段的进度如下：

合作意向签订：1997年初

自动化改造方案和施工期进度方案：1997年

技术条件及合同拟定：1998年

技术方案和设备选型：1998年

现场数据文件准备：1998年2～4月

用户工作组开发：1998年5月～10月；1999年9月～12月（1998年1号机组；1999年2～4号机组）。

第一台LCU连入新主站网络运行：1998年10月

系统联调：1999年11月～12月

随着试验的进行，各项功能逐步投入使用。至1999年底，已能实现对四台机组遥测、遥控和遥调。

在该项目中，用户参与开发主要分两个阶段，第一阶段为数据文件准备阶段，共有20余人参与，历时3个月；第二阶段为开发阶段，共有15人参与，历时6个月。

3、计算机监控系统技术问题探讨

监控系统是一个客户化程度很高的自动控制系统，系统的实用性、先进性、可靠性以及灵活性等取决于客户（包括管理、设计开发、使用等）的要求。在此就一些技术问题进行探讨。

3.1、监控系统电源

电厂控制层应设有直流和交流控制电源，监控系统的LCU及自动化装置宜采用交直流双电源、互为备用、无扰切换的供电方式，电源装置的电压选择应保证正常情况下交流供电、直流备用，以减轻直流系统的负担。运行经验表明，UPS在现场环境下使用寿命很短，难以维护，不宜采用（太平哨发电厂正在考虑改进直流供电电源）。

监控系统主站设备（工作站、服务器和网络设备等）的运行环境要达到国家规定要求，采取交流＋UPS供电方式较好。

3.2、监控系统与励磁、保护、调速器系统接口

LCU与上述自动化装置一般采用开关量（DIO）接口和通信两种方式。对于DIO方式，由于交换的信号一一对应，接线直观，便于调试和故障查处。但接线较多，有些控制功能，例如有功和无功调节，必须在LCU内编制复杂的PID调节程序，如PID参数不当还可能造成调节性能不佳。现场应用表明，这种方式对无功/电压闭环调节尚能满足要求，但对有功闭环调节，常常出现超调或调节不到位、或凋节时间延长等现象。

上述三种自动化装置宜采用通信方式，LCU直接将给定值传送至电调和励磁装置，实现有功、无功的一次设定；LCU通过通信链路获得各个自动化装置的内部详细状态和微机保护的事故追忆采样值数据包（如果微机保护有此功能的话）。

尽管监控系统与励磁、保护、调速器装置存在接口联系，但各系统间应保持相对独立，并在通信上设置"互检"和容错功能，一方故障不应影响其它系统的正常运行。上述装置中直接作为控制和调节条件的信号（例如主开关状态、机组转速和机组状态等）不应相互转送利用，而应通过高可靠的渠道直接从设备上采集。

3.3、监控系统与现地自动控制回路和装置的功能协调

机组或公共辅助设备，例如冷却水系统、压油泵、深井泵、空压机等，一般设有现地自动控制装置。处理现地自动化与监控系统的关系时，应遵循现地自动化为主的原则，监控系统则通过开关量、模拟量的采集（无需通信）承担监视、后备控制的任务，一旦发生异常，则发出信号，并通过独立的信号采集进行紧急控制。

直流电源装置也应视为现地自动装置，监控系统只对直流系统和电源装置的工作状态进行监视，不参与控制。无需建立网络或串行通信联系。

3.4、事件记录与故障录波的考虑

事件记录与故障录波装置都是运行和事故分析的手段。事件记录一般集成在计算机监控系统中，但由于采样速度、内存等限制往往不能提供足以用来分析事故的波形；故障录波一般用在开关站，作为线路故障数据的采集和分析工具。

机组不必配置故障录波器，因为配置故障录波器会导致信号的重复采集，使二次回路和电缆布置复杂化，而且不可能收集太全的信号（有些设备的关键量、中间计算数据点无法提供接口）。将事故记录与故障录波功能分别由监控系统和具有快速交流采样功能的微机保护装置、微机励磁调节器、微机调速器等分担较为合理。这就要求微机保护装置、微机励磁调节器、微机调速器具有判别故障、存储、对时等功能。

3.5、信号返回屏的考虑

信号返回屏是电厂实现集中监视和控制的重要人机交流界面，由于显示直观、清晰可靠，画面和各仪表、元件位置固定，对运行值班十分方便，尤其是事故情况下，运行人员对全厂的状况一目厂然，其作用是计算机屏幕不可替代的（采用大屏幕电视或投影替代也是不可取的）。信号返回屏宜考虑采用一些指针仪表，以反映系统的动态过程（例如系统振荡）。

3.6、工业电视、消防报警、保安、故障录波器及MIS的接入

鉴于监控系统在电厂运行控制中的突出地位，其接入系统越少越好，信息交换量不大时，为了保证各个系统的安全运行，能采用I/O接入的决不采用通信连接。

对工业电视，由于图像信号数据量大，占用网络资源多，不应通过监控网传送，而应自成网络，在控制室设置工业电视专用CRT。但如果工业电视要实现图像自动联控切换功能，仍应以通信方式接入监控系统，通信链路上仅从监控系统单向传送用于图像自动联控切换的信息。而工业电视与电厂管理信息系统（MIS）应联网，以便授权用户进行图像访问。

消防报警对运行监视十分重要，其数据量不大，因此接入监控系统比较合理。消防报警火情信号和保安监视信号可转送给工业电视系统，进行图像自动联控切换。

故障录波器为大容量数据采集和记录分析设备，数据的实时作用不强，离线分析的成分较多，应各自自成系统，并建立各自的中心分析站。从运行管理模式看，电厂实现"无人值班"或"少人值守"后，控制室运行人员很少，而这两个系统的数据分析工作十分费时，专业性很强，不适合运行值班人员操作；如果两系统与MIS系统联网，监控系统仅通过I/O对其故障和动作等情况进行监视。专业技术人员通过MIS即可访问两系统，完成数据分析和远程管理功能。

为实现生产发电与电厂管理相结合，MIS应与监控系统联网。由于MIS用户多，MIS上数据多种多样，为安全起见，两网之间除采取防火墙等隔离措施外，还应采用单向数据流（从监控系统流向MIS），控制室设置专用MIS终端。

4、自动化系统的发展

水电厂自动化系统由I/O设备(传感器和执行器)、控制硬件、控制软件、人机接口及与信息系统的连接等组成。而水电厂的自动化是从80年代初单个功能装置研制开始的，计算机监控系统的发展过程以及典型系统的应用如表1所示：

表1计算机监控系统发展过程表

4.1、功能分布式的星型分层监控系统

以单功能微机装置集成系统，每个微机装置具有特定的功能，但每个微机装置都具有不同功能，如有的微机装置专门采集开关量，有的微机装置专采集模拟量，有的微机装置专门进行控制操作。该系统在分布的方式上进行了一些有益的尝试，但从模式上看不算是很成熟的系统。

4.2、以设备单元分布的星型分层监控系统

为了检修维护的方便，以发电机组为单元，将数据采集与控制集成到一台微机或PLC装置中，构成了现地控制单元LCU。LCU无法直接接入以太网，而计算机非常昂贵，不能使每台LCU都配备CPU（中央处理器）接入以太网，只能将微机作为前置机。这时的系统采用专门的计算机，在应用网络上已跨出了一大步，但相应的国际标准还不完善，尚不能形成理想的开放系统环境。

4.3、基于开放系统的分布式监控系统

随着计算机技术和网络技术的发展，计算机应用软件越来越复杂和庞大，软件开发的投入也越来越大，如何使这些巨大的资源不仅在这一家公司制造的计算机上运行，而且也能在另一家公司制造的计算机上运行，这就形成了一系列的开放系统标准：TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC等。基于开放系统的分布式计算机监控系统具有通用性和可移植性，监控系统的软件可以安装在任何具有开放系统特点的计算机上。开放系统为水电厂计算机监控系统的发展提供了强大的历史舞台。

4.4、基于对象技术的分布式监控系统

计算机硬件技术发展迅速，给软件开发提供了广阔的平台。软件技术发展到现在除了遵循开放系统标准以外，还应遵循面向对象技术的标准，如：SUN公司的JavaRMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水电厂计算机监控系统由于面向对象的复杂性和多样性，基于面向对象的技术应用将水电厂运行设备如发电机组、主变、开关等抽象为对象。从系统设计、编程语言选择到用户界面等一系列过程都依据面向对象的理念、原则和技术，这样工作的结果将给用户带来使用和维护上的极大方便。

5、水电厂自动化系统的技术措施

水电厂自动化系统必须具备完备的硬件结构，开放的软件平台和强大的应用系统。

5.1、系统结构

目前监控系统的结构基本上以面向网络为基础，系统级设备大多采用Ethernet或FDDI等通用网络设备连接高性能的微机、工作站和服务器，在被控设备现场则较多地采用PLC或智能现地控制单元，再通过现场总线与基础层的智能I/O设备、智能仪表、远程I/O等相联接，构成现地控制子系统，与厂级系统结合形成整个控制系统。

随着安全生产、经济管理及电力市场等功能的扩展，对计算机系统的能力也提出了更高的要求，在系统级设备中64位的工作站、服务器的选用已是绝大多数系统的必然选择，Intel公司的64位TitaniumCPU和微软公司64位Windows操作系统也即将推出，它将带给基于PC和Windows平台的监控系统用户以巨大的寻址空间和远远胜于32位PC的强大运算处理能力。高速交换式以太网（100Mbit/sorlGbit/s）技术的发展克服了以往低速以太网在实时应用上的不足，其更具开放性的标准，众多生产厂商的支持，使其无论是在设备的选购，产品的更换、产品的价格、硬软件的可移植性等诸多方面都比FDDI等其它网络产品有着明显的甚至是无法替代的优势。

对于现地控制单元，智能控制器加上现场总线技术应是一个好的发展趋势，根据IEC标准及现场总线基金会的定义：现场总线是连接智能设备和自动化系统的数字式双向传输、多分枝结构的通信网络。它具有如下技术特点：

＃系统开放性；

＃互可操作性与可用性；

＃现场设备的智能化与功能自治性；

＃系统结构的高度分散性；

＃对现场环境的适应性。

机组容量变大、控制信息量增多，控制任务功能增加，控制负荷加重、网络通信故障都会造成现地控制单元控制能力的降低。针对水电厂被控制对象分散的特点，采用现场总线将分散在现场的智能仪表、智能I/O、智能执行机构、智能变送器、智能控制器连接成一体。正好体现了分散控制的特点，提高了系统的自治性和可靠性，节省了大量信号电缆和控制电缆。所以说，使用现场总线网络较适应分布式、开放式的发展趋势。当然，现场总线控制系统主要是要有分散在被控对象现场的智能传感器、智能仪表、智能执行机构的支持，而目前在水电厂中这些还是大量的旧式装备。只能逐步过渡，最后取代旧式的数字/模拟混合装备和技术，形成全新的全数字式系统。

5.2、软件系统平台

5.2.1、支持软件平台和应用软件包向通用化、规范化发展

为适应开放化、标准化、网络化、高速化和易用化的发展技术，计算机监控系统中的软件支持平台和应用软件包应更趋向于通用化、开放化和规范化。从电力行业高可靠性的要求出发，在大中型水电厂监控系统中的UNIX操作系统等得到广泛的应用，中小型水电厂因较多采用PC构架的计算机，所以较多地采用Windows操作系统。数据库方面由于商用数据库在电力生产控制的实时性上还难以充分满足要求，专有的实时数据库＋商用的历史数据库形式，这是目前较为普遍的结合方式。由于部分数据库的专用性带来了数据变换的不便，在现今电力行业推进信息化和数字化建设的大背景下它的不适应性就凸现出来，较好的办法是遵循统一的标准接口规范，使大家可在统一的"数字总线"上便捷地进行数据交换。

5.2.2、Web、Java等新技术的应用

Web及面向对象的Java等新技术将越来越多地引入计算机监控系统。笔者了解到南瑞自控新近开发的NC-2000监控系统，全面采用了面向对象的开发技术，人机界面采用跨平台的Java来实现，它不仅给用户提供了更加方便地进行可编程二次开发的功能丰富多彩的界面，而且由于Web、Java等技术的采用，前台操作员站的应用支撑软件大大减少，可以实现真正意义上的"瘦客户机"。如在大中型电厂用高性能的UNIX工作站或服务器作为全系统的主控机和数据服务器，而用PC机作为操作员站，由Java一次编译，多处运行的特性，不仅可轻松地在操作员站和主处理器等监控系统内的节点获得同样的人机界面，加上Internet/Intranet和Web技术的支持，更可在厂领导办公室、总工办公室和生产等部门任何联网的地方直接浏览到同样的界面，甚至于在任何地点经电话接入后的微机也可以浏览到同样的界面（为保证安全需增加必要的安全措施）。

5.2.3、功能强大的组态工具

用户无需对操作系统命令深入了解，也不需要复杂的编程技巧，不论是在UNIX系统上还是在Windows系统上，都可通过组态界面十分方便地完成：

＃数据库测点定义；

＃对象定义；

＃现地控制单元的各种模件定义；

＃处理算法定义；

＃通信端口；

＃通信协义的定义。

顺序控制流程生成、检测、加载等各种功能的应用定义以及维护，很多功能只需点击鼠标进行选择，既快捷方便，又避免了使用编辑程序产生的输入错误，真正体现主系统服务的面向对象、可靠、开放、友好、可扩展和透明化。

5.3、强大的应用系统

计算机技术发展到今天，其性能越来越高，其应用也就越来越广泛。随着无人值班工作向纵深发展，也向计算机监控系统无论是系统结构上，还是功能上都提出了更高的要求，现就几个方面说明如下：

5.3.1、历史数据库系统

历史数据库系统实际上是监控系统的一个组成部分，只是将原来监控系统中需要历史保存的数据、事件和相关信息进行分门别类的存放在商用数据库中，供需要时进行查询、打印或备份。历史数据库系统以单独的计算机来实现，具有美观的人机界面，方便的操作方式和丰富多彩的显示形式。这样的配置既减轻了监控系统的负担，减化了监控系统的软件复杂性，增加了监控系统的实时性，还能通过标准数据库接口SQL、ODBC、JDBC等与其他系统互连，如MIS系统。

5.3.2、电能量监测系统

水电厂中每台发电机、每条线路甚至每台主变都安装了电度量表，传统的电度量采集一般采用由电度量表输出电度量脉冲到计算机监控系统的方式来实现的，由于监控系统的设备环节比较多，在监控系统中必须设定电度量初值，一旦有设备退出工作或工作不正常，电度量测量就有误差或以前的测量值丢失，需要重新设定其初值，这种方法实际上无法保证电度量监测的结果正确性，而且维护的工作量也很大。

目前，市场上有一种智能电度量表，它具有智能通信接口。这种电度量表能完整地保存电度量数据，并随时可以通过通信接口取得电度量数据。因此，以这种电度量表为基础，通过电度量表的通信接口，回聚在一起，配备历史数据管理功能的计算机就可以形成电度量监测系统，该系统既可以相对独立，也可以与监控系统互相通信，实现信息共享，为水电厂运行管理提供可靠依据。

5.3.3、效率检测系统

水轮机效率的实时监测对电站的经济运行有着重要的作用。水轮机的在线监测既可用于水电厂机组在安装竣工或大修结束后的现场验收试验，以便检查设计、制造、安装和检修质量是否满足要求，又能通过对机组运行性能进行长期连续监测，提供在不同的水流和工况条件下水轮机性能的实时数据，为确定电厂经济运行中的开机台数和负荷优化分配以及机组的状态检修等提供参考。因此，水轮机效率在线检测一直是实现电厂经济技术指标考核和经济运行的一个重大科技攻关课题。但是多年来，一方面由于流量的在线检测技术还未能得到广泛的推广应用，另外，由于种种原因的限制，也使效率测试难以在电厂发挥其应有的作用。因此尽管随着计算机、通信、信息及测控等一系列新技术的迅速发展和在电厂的广泛应用，给效率在线检测项目的开发提供了成熟的技术基础。当前，以厂网分开为基础的电力体制改革方案已经出台，电力市场竞价上网亦将成为必然的发展趋势。因此，在保证安全运行，满足电力系统要求的基础上，不断提高水资源利用率和设备可用率，减少运行和维护费用，已成为每个电厂迫切需要开展的工作。

5.3.4、运行人员培训仿真系统

计算机监控系统面对着实际的运行设备，肯定不能在上面随意操作，否则会出现误操作行为，造成事故，任何水电厂都不希望出现这种情况。那么一些操作不熟炼或新来的运行人员，如何让他们尽快熟悉环境，提高操作水平，进入角色。除了可以进行培训、实习、考试等形式熟悉业务外，应该有一个让运行人员实际动手操作的培训仿真系统。培训仿真系统可作为对监控系统的补充，任何重要的控制操作或复杂的操作，应该在培训仿真系统上验证一次，保证操作的完整性和正确性，确保水电厂运行的安全。

5.3.5、状态检修系统

这是水电厂热门的课题，设备状态检修和设备运行寿命评估，既是设备检修工作发展的必然趋势，也是一项技术性很强的系统工程。状态检测主要利用现代化先进的检测设备和分析技术对水电厂主设备的某些关键部位的参量，如：机组的振动和摆度，发电机绝缘，定子局部放电，变压器绝缘等数据进行在线实时采集和监视，经过集合了现场积累的运行、检修、试验资料和专家经验的智能（专家）系统综合分析，从而对设备可能存在的机械、水力、电气等问题作出一个贴近实际的评估。要作出一个较准确的评估目前尚有很大的难度，国内外都已做了大量的尝试性工作，取得了一定的经验。在实施中，它也作为一个相对独立的系统，但目前国内大多数水电厂都有了较完善的计算机监控系统，集聚了大量监测设备，从节省投资与实际应用的角度来看，状态检修系统与监控系统之间有大量的数据需要共享，在考虑状态检修系统时应与已建成的监控系统作统筹考虑，使两者有机地结合起来，既可省去一些重复部件的投资，又可以使运行管理人员在执行实时生产控制时，随时监视到生产设备的健康状态，让健康状态良好的设备充分发挥潜力，让处于亚健康状态的设备减荷承担适当的工作负荷，而让健康状态有问题或趋于出问题的设备及时得到维修。

5.3.6、生产管理系统

目前，虽然许多电厂都有了功能较完善的计算机监控系统，但因种种原因还有部分现场设备的监测信号无法输入到监控系统中完成自动监视。所以设备的巡检工作是必不可少的。为了加强巡检工作的管理和提高巡检工作的质量，可通过生产管理信息子系统，在当班巡检人员出发前开列出巡检路线，查看设备运行情况，记录设备运行参数，巡检工作完成后,输入相关设备运行参数等信息传输至生产管理信息系统，进行分析对比，并记入历史数据库备查。

按照技术规程要求，电厂在执行设备操作或维护时必须办理相应的一次、二次工作票。这些工作也可以借助生产管理信息子系统来完成。各相关部门计算机连入该系统的网络后，就不必拿着工作票来回去签票、消票了。它完全成了数字化传输，省时省力，并可随时对签票、消票的详情进行实时和历史的查询。

生产管理信息系统完成的工作还包括：运行值长日志，智能操作票（可由生产管理信息子系统根据监控系统的实时数据，进行分析，并经过安全闭锁条件检查），设备缺陷管理，运行台帐等。

5.3.7、智能电话报警服务系统

根据监控系统产生的报警信号，按照告警信号的优先级别和被通知者的处理优先级，提供实时智能报警通知，把生产现场发生的事件经过智能化的处理，通过内部通信系统、电话、寻呼、移动通信等多种通信手段，以最快的速度把报警信息传递给相关的人员，以便他们及时作出对事件的响应。它不仅是一个智能的可通过各种通讯工具报警的系统，而且还是一个功能强大的交互式语音信息服务中心，无论何时何地通过电话拨入系统可以了解到他所关心的生产设备的运行数据。系统还提供丰富灵活的组态界面，让维护人员或操作人员通过组态界面方便地进行各种用户要求的定义，实现各种复杂的功能。

上面提及的系统都是同现有计算机监控系统密切相关的系统，根据具体情况，可配置成相对独立的系统，通过高速网络与计算机监控系统进行数据交换。也可配置成计算机监控系统的子系统。它提供了水电厂从最基础的数据采集和设备控制直到面向电力市场的经济运行决策的一整套完善服务功能，支持发电厂生产的现代管理更上一个新台阶。

6、水电厂"无人值班"或"少人值守"的技术条件

无人值班相对于有人值班而言就是要让自动化系统来完成值班人员日常的工作，包括定时巡视运行设备，记录各设备有关参数和相关事件，按操作票形式进行设备的正常操作，发生事故或故障时，进行反事故处理，采取有效措施，防止事故扩大等工作。实现比有人值班更迅速、更可靠、更安全的运行方式。虽然自动化系统具有一定的反事故处理能力，在局部范围内起到防止事故扩大的特点，但是事故或故障的出现原因是非常复杂的，少数可以通过一定的处理恢复，但大多数是无法迅速恢复，并需要检修维护人员及时前往现场认真分析处理。因此水电厂"无人值班"或"少人值守"必须具备以下几个条件：

6.1、具有计算机监控系统

计算机监控系统是实现"无人值班"或"少人值守"的一个非常重要的系统。它具有采用水电厂的机组、辅机、油水风系统、主变、开关站、公用设备、厂用电系统以及各种闸门等的电气量、开入量、温度量、压力、液位、流量等输入信号，完成各种生产流程，如开停机、分合开关等顺序控制，机组有功功率和无功功率的调节，AGC、AVC，以及其他设备的操作控制。同时监控系统还具有丰富的人机界面，防误操作的措施和一定的反事故处理能力。

6.2、具有远程控制、调节功能

监控系统不仅具有现地的各种监视、操作和控制功能，而且要具有能与远方控制系统通信能力，上送有关信息，接收远方控制系统的命令来实现远程控制和调节。

6.3、具有ON-CALL功能

现场运行的设备一旦出现事故或故障时，就需要维护人员立即前往现场，了解事故或故障现象，分析事故或故障原因，及时排除事故或故障。如何使维护人员甚至领导能及时、准确、详细的掌握事故或故障信息，这就是无人值班水电厂计算机监控系统必须具备的功能：ON-CALL功能，可以通过电话、呼机或手机呼叫信息或手机短信息。

总之，水电厂通过开发自动化系统，能够提高设备的整体健康水平，保证设备的安全稳定运行，为"无人值班"或"少人值守"奠定基础。

[参考文献]

水厂自动化篇2

【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)

水厂自动化篇3

随着时代的发展与科学技术的突飞猛进，越来越多的高新技术应用在水力发电厂的日常工作流程中，使水利发电厂的工作效率得到了突飞猛进的发展。尤其是随着自动化技术在水力发电厂的应用，全厂实现了无人操作的自动化设备的改造，使水力发电厂在运行和管理的方面都带来了深刻变化。本文将对当前水力发电厂检测和自动化技术的重要性及发展进行分析。

【关键词】自动化技术 水力发电厂 作用 应用

自动化技术是一门综合性技术，它和控制论、信息论、系统工程、计算机技术、电子学、液压气压技术、自动控制等都有着十分密切的关系，而其中又以控制理论和计算机技术对自动化技术的影响最大。在水力发电场中，自动化技术能够将计算机与设备连接在一起，实现了无人操作的自动化生产，最大限度地提升了工作效率，为水力发电厂日常运行和管理带来了变革。

1 水电站检测与自动化技术的作用

检测与自动化技术的应用对于水力发电厂来说有着重要的作用，主要表现在对水力发电厂的生产过程中的各种操作与行为实行了无人化的管理，彰显了水力发电厂的现代化水平。具体说来，主要有如下几个方面：

1.1 有效提升工作的准确性

自动化技术在水力发电厂的应用，可以更好地提升工作的准确性。一方面，各种设备能够更加快速、准确、及时地对各种运行情况及损坏进行报警与记录，防止发生安全事故，也防止设备在事故中遭受更大的损坏。另一方面，通过自动化的装置来完成水力发电站的各项工作，不仅能够大大减少操作人员误操作的可能，也降低了事故发生的几率。除此之外，在事故发生的情况下，自动化设备也可以在紧急情况下对系统供电，对安全生产有着重要的意义。

1.2 提高系统运行的经济性

加入了自动化技术之后，水力发电厂可以根据水力发电厂的具体条件，进行合理的用电、用水调度，准确进行用量核算，并且合理选择开机台数，在保证运行效率的基础上尽可能避免不必要的资源损耗，实现了对资源及成本的节约。同时，很多操作光凭人为操作是无法实现的，而自动化的实行有助于水力发电厂经济运行任务的实现。

1.3 提高劳动生产效率，改善生产环境

大部分的水力发电厂的厂址都在较为偏远的地区，员工长期处于较为恶劣的工作环境下。而自动化技术在水力发电厂的应用能够将传统的人工操作改造为计算机程序操作，能够完成大量繁琐、沉重的人力劳动，大大改善了工作人员的工作环境和工作负荷，减轻了工作强度，也提升了劳动生产效率。同时，计算机的应用也减少了设备操作人员的数量，实现无人操作和无人值守，能够有效降低运行费用。

2 自动化技术的未来发展趋势

（1）机电一体化是未来自动化技术的发展的趋势。一个完整的机电一体化系统，一般包括微机、传感器、动力原、传动系统、执行机构等部分，它摒弃了常规机械中的繁琐和不合理部分，而将机械、微机、微电子、传感器等多种学科的先进技术融为一体，在设计、制造和控制方面都带来了深刻的变化。

（2）控制智能化。未来自动化设备必须具备多功能化、调整操作简单等条件，基于电脑的智能型仪器将成为自动化生产的新趋势。

3 自动化技术在水力发电厂的应用

当前，我国有大量的水力发电厂已投入运营或正在建设中，随着自动化技术的广泛应用，对于自动化的需求也在不断增高中，也为自动化技术的推广提供了更加广阔的空间。具体来说，自动化技术的应用大致有如下几个方面：

3.1 计算机监控系统的应用

在水力发电厂中，实时计算机监控系统系统是可行的，并且能够有效提升水力发电厂的生产综合效率。计算机实时监控系统的基本配备为厂站级计算机、GPS时钟同步系统、语音报警系统、网调通信子系统、水情通信子系统、办公信息网络子系统等，在对原有的运行系统进行改造后，计算机实时监控系统具有良好的人机界面，并且能最大限度的保护计算机和系统中的硬件设备与软件资源，为实现无人值班的自动化运行奠定了良好的基础基础。

3.2 水轮机调速系统的应用

水轮机调速系统仿真测试仪是针对于水力发电调速系统、水力发电自动准同期系统特性检测而开发的一种综合性测试平台，仪器可以完成水轮机调速系统的空载摆动、空载扰动、甩负荷、不动时间，调速器静特性，接力器开关规律、仿真开/关机支持，频率死区测量、负荷响应试验和跟踪电网一次调频等试验项目，自动生成各种类型的试验报告，HYTS202还可以做通用录波器和频率发生器使用，并且系统采样频率可以达到4KHZ，这大大拓宽了仪器的使用范畴，增强了仪器的灵活性。

3.3 发电机励磁系统的应用

供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁系统的主要作有：1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。

4 结语

在当前国民经济快速增长、科学技术不断发展的背景下，水力发电厂也将引进大量的创新技术，以提升水力发电厂各项设备运行的效率，促进水力发电厂向着更加现代化、智能化、自动化的方向发展，同时也使工作人员的环境得到了有效改善，有效改进了设备运行的环境与效率。我们相信，随着未来科学技术的进一步发展，会有更多的新技术、新设备投入到水力发电厂的日常运行中，我国的水力发电技术与事业将会得到更加长远的发展。

参考文献

[1]冯强.海里水力发电厂综合自动化技术改造[J].中国水能及电气化，2007，Z1：86-88.

[2]彭洪波.发电厂电气自动化技术探讨[J]. 科技与企业，2013，24：338.

[3]孙钟城，应晓斌.龙宫洞水力发电厂技术改造[J].浙江水利水电专科学校学报，2013，01：18-22.

[4]张.水力自动化技术及其应用[J].科技创新导报，2009，02：102.

作者单位

水厂自动化篇4

关键词:电气自动化；水厂；应用

目前，我国正处于一个科技化工业时代，水厂作为供水系统中的基础工程，对人们的生产及生活有着重要的影响。电气自动化控制系统能对水厂的日常生产进行管理和调度，是水厂运行实现自动化管理和监控的重要手段。因此，研究电气自动化控制系统在水厂中的具体应用，对提高供水企业的生产效率有重要作用。

1优势分析

1．1提高管理效率，降低管理成本

相比于传统的生产作业而言，电气自动化控制系统的应用，能够在很大程度上降低人工成本，提高管理效率。传统的管理措施，需要组织大量的人员对水厂的各生产环节进行实时的检测和调控，以保证生产质量。然而，电气自动化控制系统主要是通过电子信息技术，结合互联网科技，来对水厂的生产作业过程进行自动化监管和远程控制。电气自动化控制系统避免了人工监管的反复性，可以实现24小时实时管控，大大降低了人工成本，提高了管理效率。

1．2提高信息管理的可靠性和完整性

传统的水厂管理模式，一般采用人工巡查监测、数据采集的方式进行信息数据化的管理，这样的管理模式效率低下，数据信息也不完全。然而，电气自动化控制系统则集合了计算机科技的存储优势与互联网技术的及时性优势，在水厂作业过程中能对相关数据进行24小时不间断的检测与收集。使得数据采集的范围更广，信息数据更齐全、更可靠。通过借助电气自动化控制系统的存储功能，能实现信息数据的实时存储，避免丢失和遗漏，为提高水厂生产的质量做参考。

2实际应用

随着智能化管理模式的发展，电气自动化控制系统在我国水厂中的应用是方方面面的，从引水到将水送到千家万户，整个过程都离不开电气自动化控制系统的监管。本文将从以下方面对电气自动化控制系统在水厂中的应用进行探讨。

2．1进水过程控制

水处理过程是一个复杂的净水流程，从取水点到供水点，每个环节都需要进行电气自动化控制系统的设计，保证水生产过程的安全性和可控性。进水系统作为水厂作业过程中的入口，首先要做好水处理过程中的进水量控制。进水量的控制主要是通过水泵系统进行控制和调整，根据实际的生产需要，设计规划水厂的水泵数量，并结合实际需求对水泵系统进行设计和调试。针对进水后的水泵系统进行实时监控及远程调控，以确保每个水泵系统都能按照相应的标准进行水量的输送工作。

2．2水净化处理控制

水净化处理是水厂作业中的重要环节，对水质的保障起到决定性的作用。水处理过程中，需要采用电气自动化设备净化过程进行操作和监控。一方面，在水质沉淀与过滤过程中，电气化自动控制系统可以对滤池的冲洗和反冲洗进行控制。冲洗过程中，电气化自动控制系统可以根据需求控制冲洗的时间和频率以及冲洗的量，实现全智能化控制作业。通过冲洗和反冲洗可以净化滤池，从而提高水的净化质量。另一方面，是消毒净化，水净化过程中通过加氯可以杀死水中的微生物，从而起到消毒灭菌的效果。消毒净化过程中，可以利用电气化自动系统进行严格的把控，使投氯的量和时间都能够标准化、合理化执行。然而，漏氯系统还能对过量的氯进行吸收和过滤，从而防止水中氯的含量超标，在达到消毒的基础上，保证水的质量。

2．3水质检测控制

水质检测是水厂生产过程中重要的检测环节，直接影响到了人们的饮水。电气自动化控制系统，能帮助水质检测科学有效地进行。水质检测是对水中各种物质的含量进行检测，是水处理结果的一种体现，人为的水质检测需要反复的实验和调试，容易影响水质检测的效率和效果。然而，利用自动化电气设备进行水质检测，不仅能够对水质进行标准化、全方位的检测，而且能够根据需求进行全程控制，进行科学化调整。比如:PH值检测不达标的情况下，可以远程控制电气自动化系统对水进行再处理，并实现实时监测，确保PH值达标，使得整个调试检测过程更加科学有效。

2．4送水过程控制

电气自动化系统控制的科学应用，主要是通过控制水量来控制送水过程，而水厂需要根据实际的使用需求，对送水量进行全程控制和检测。比如:某个小区的生活用水存在高峰时段和非高峰时段，高峰时段的用水量较大，如果检测不到位，送水量不够，往往会导致水压不足，使得高层出现缺水的情况。电气化自动控制系统可以提前设置不同时段的送水量，并对水压进行实时监控，从而调整送水的量，以确保居民的用水需求。

3结语

总而言之，在人们生活质量不断提高的新形势下，水厂作为人们生产生活的基础建设，需要不断提高管理效率，才能有效保证水的质量。因此，电气自动化控制系统的合理应用，可以实现水厂管理智能化、自动化，对提高水厂的管理效率和水质有重要作用。

参考文献:

［1］叶健辉．关于水厂监控系统中低压电气自动化的应用分析［J］．建筑工程技术与设计，2016(33):358．

［2］孟艳平．试析电气自动化在水厂中的应用、维护及发展［J］．建材与装饰，2015(23):317～318．

［3］董生滨．电气自动化在水厂中的应用及维护分析［J］．城市地理，2016(20):192～192．

水厂自动化篇5

【关键词】火力发电厂；热工自动化；人性化设计

1.引言

随着我国国民经济的快速发展，对于电力的需求日益旺盛，这也带动了整个火力发电事业的快速增长，电厂热工自动化正是在这个基础发展起来的，同时，电力事业的发展也受到电厂热工自动化技术的影响，目前，电厂热工自动化水平随着科技水平的提高而得到了很大的发展。目前有些发电机组采用CRT显示，同时数据的采集、处理、监控都采用微型计算机来完成，机组的监控水平得到了大幅度的提升，也提高了人机交互界面；无论是进口的机组，还是国产的大型机组，基本都安装了协调控制系统；在很多电厂的自动装置设备都是采用数字化仪表来进行显示控制，而不再是过去那种传统的机械式仪表，这些措施都将我国的电厂热工自动化技术推向到了一个新的高度。但是值得我们注意的是，尽管我国的电厂热工自动化水平得到了较大的提高和改善，但是与国外发达国家相比，还存在着不小的距离。主要的差距就在于执行机构、测量装置存在问题，主设备的可操控性较差，自动装置的使用率很低等。

而目前我国很多电厂都安装使用了大容量机、高参数的机组，600WM机组已经成为了火力发电厂的主流机组，甚至很多电厂大量采用1000WM机组。机组的功率增大了，自然对其自动化水平的要求也愈来愈高，只有迅速、全面、准确地检测分析机组状况，自动控制和操作关键性参数，才能够保证这些大机组经济、安全地运行，不会造成人员伤亡和经济损失。

2.电厂热工自动化的发展方向

2.1过程控制仪表。随着电厂热工自动化的推广应用，目前已经很少应用常规的过程控制仪表，转而采用自动化水平较高的过程控制仪表。过程控制仪表在未来的主要发展方向是在FB支持下应用各种智能执行器和智能变送器。随着我国对于电厂环境保护要求的日益提高，用于对于电厂排放物进行监测、分析的仪表日益增多，这些分析仪表的维护和使用较为困难，价格很高，构造复杂，且在市面上很少能够找到介绍这类分析仪表的书籍和资料，这样就使得分析仪表在实际生产工作中很难发挥出其应用的作用，这样不单单影响到自然环境，同时也造成了大量的国有资产投资浪费。与之形成鲜明对比的是，国外电厂较为重视分析仪表的维护、运行和使用，分析仪表已经成为了国外电厂中极为重要的组成部分。

2.2运行支援系统。由于单元机组的容量越来越大，需要监视和操作的项目越来越多，因此给运行人员造成很大压力。为了解决这些问题，出现了各种各样的控制系统。例如SCS、汽机自启停控制系统ATC等。这些系统一方面缓解了运行人员手动进行大量复杂操作的压力，另一方面由于这些系统大量采用了计算机和数字化的自动装置，因此，判断这些装置是否正确工作成为运行人员的重要工作。同时机组本身的安全也非常重要，早期发现和判断被控对象本身的故障是使机组安全经济运行的重要措施。

2.3自律分布式的系统。自律控制系统是一种它能够在同一时间内实现自律的可协调系统和自律的可控性的系统，也是目前国内外电厂中最重要的控制系统。在整个电厂系统中，任意一个系统发现故障，自律控制系统也能够在第一时间将自身的工作状态自动地进行控制、协调，保证发电的继续进行。

与自律性的DCS相比，现在使用的DCS还有很大的提升空间。现有的DCS分为水平分布型系统和层次分布型系统。在水平分布型系统中，子系统的正常工作不会受到其他子系统的影响，各个子系统之间都保持了一定的独立性，也就是说当某些子系统发生故障，其余的子系统也会继续工作，但是水平分布型系统有一个致命的缺点，就是缺乏控制性，虽然它具有协调性。不能有效地让各个子系统之间实现相互的控制，也无法相互之间交换信息。在层次分布型系统中，如果上位子系统发生了故障，那么下位子系统能够在局部范围内进行控制，但是无法自动地进行调节，这说明层次分布型系统缺乏系统的协调性，但是具有自律控制性。

3.加强电厂热工自动化系统的人性化设计

3.1文化因素。在对电厂热工自动化系统进行设计时，应该表现出与技术进步和时代精神的与日俱进，满足电厂的功能需求，符合电厂的企业文化特征。

3.2美学因素。在进行电厂热工自动化系统设计的时候，应该基于人性化设计的角度来进行研究考虑，对人的触觉、听觉、视觉等审美情趣进行充分的考虑。

3.3人机工程学因素。应该采用多学科的方法，如心理学、生理学、人体力学、人体测量学等来提供人体机能特征参数，研究人体特征和结构，为电厂热工自动化的设计提供人性化的要求。

3.4环境因素。对光照、音响、湿度、温度及其他物理因素采用人性化设计的理念来进行分析，让人具有舒适感和安全感。

3.5可靠性因素。人们接受及信赖的基本条件就是电厂热工自动化系统的可靠性。高可靠性的电厂热工自动化系统，重点是要体现出系统对人性的关怀，增加对于人的安全的考虑，其次才是考虑电厂热工自动化系统的使用寿命、可用率系统性能。

4.完善电厂热工自动化中的保护措施

4.1做好调试。在电厂热工自动化设备安装完毕之后，应该对其的运行情况做好全面的调试工作，尤其是要跟踪记录重要的硬件设备，保障系统的可靠性，这是因为硬件设备的运行情况与电厂热工自动化系统的可靠性是密不可分的，因此，只有在设备通过校验确认合格之后，才能够投入运行。

4.2利用优质元件。在构建和设计电厂热工自动化系统的过程中，应尽可能地选用那些较为成熟的元件和技术来完成。这是因为目前电厂热控系统越来越复杂，自然对于热控元件可靠性的要求更加高，为了最大程度地提高电厂热工自动化保护系统的安全性和系统的可靠性，应该选用那些反馈较好的元件和成熟的技术。

4.3设计中采用冗余思路。在电厂热工自动化系统的设计时，应该采用冗余的设计思路，只有这样才能够对电厂未来的发展进行充分的考虑，尤其是应该控制好那些保护执行设备的动作电源。

5.结语

总之，提高电厂热工自动化水平对于实现电厂的可持续性发展而言极为重要，值得深入的探讨。同时，在现有的发展基础上，还应努力开发与我国实际情况相协调的支援系统。

参考文献

[1]霍耀光，侯子良，李麟章，陈厚肇，刘今，朱传锵.中国火电厂热工自动化技术改造建议[J].电力系统自动化，2004，（02）：111-113.

[2]李建军，管春雨.　DCS在300MW直流锅炉机组热工自动化改造中的应用[J].东北电力技术，2003，（10）　：154-157.

[3]李阳春，夏静波.火电厂热工自动化的发展和展望[J].　电站系统工程，2003，（06）　：166-169.

水厂自动化篇6

关键词：污水处理；自动控制；展望

1 污水处理行业分析

1.1 污水处理行业的基本流程按照产业链划分

污水处理市场的参与者主要有工程承包商、产品提供商和设施运营商。城市污水处理的流程如图1所示。

图1 城市污水处理流程

1.2 现行的主流污水处理方法

目前污水生物处理的主流方法有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘法等，其中使用最为广泛的是活性污泥法。该法利用曝气的作用，使废水与活性污泥混合并充分接触而形成的混合狡，得到充足的溶解氧，再经由其中微生物的分解过程，使得废水得以净化。

1.3 我国污水处理行业的现状

目前我国的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。污水处理厂没有有效的污水排出渠道，设计能力自然鞭长莫及，投资效益也因此不能发挥自己的作用。和经济发达国家相对比，国内污水处置设备能够承载的负荷较低，和国际上先进的装备相比仍然存在很多问题。原本我国在污水处置的自动化控制方面开始的时间就已经很晚了，技术水准也和别的发达国家相差很多，不过从另一个角度来讲，国内的前进速度比较快。为了能够对环境的优化，开展污水处置业，我们还一定要更加深入的探索污水处置自动化措施的根本和使用程度。还有，国内各个区域内污水处置水准相差很大。

2 污水处理厂中自动化的应用

伴随着经济的前进以及生活水准的提升，用水量的激增，排泄的污水量也开始增多了，为了避免更多的水资源被破坏，完成污水净化，国内城镇正在以最快的速度建设污水处置厂。在现在所拥有的污水厂的环境以及容积下，自动化控制能够增强污水处置厂的整治负载，减少运用成本，提升处理速度。提升污水整治体系的掌控水准，不管在经济还是环境效益方面都起着关键的作用。

2.1 污水处理自动化控制系统的设计自控系统采用工业界目前流行的控制模式，即开放的计算机网络系统加上流行通用的组态软件以及可靠PLC模块。系统配置和功能设计按照各工艺处理阶段的“少人值守”的原则进行，并遵循如下要求：

2.1.1 稳定性：运用不仅稳固还又牢靠的工业体系进行掌控，简易硬件上的程序，降低出错地方。

2.1.2 优秀性：掌控体系一定要符合将来总线的前进方向，具有高性价比。

2.1.3 灵活性：不仅网络联系方便，体系组态也是很灵活的，能够灵活的进行扩展，保护性能佳、实用性高，同时还有开发的软件体系。

2.1.4 实用性：掌控体系对工作情况的变化能够立即适应，滞留的时间很短。

2.2 污水处理厂自动化系统分析

2.2.1 污水预处理系统/进水泵房。该PLC工作站设在厂区进水提升泵房控制室，负责监控污水处理厂的预处理工段。其主要控制对象为粗格栅间的粗格栅及进水电动闸门、进水泵房的污水提升泵、沉砂池的排砂装置和砂水分离等设备，此外，还负责进水水质如pH、SS（浊度测量）等参数的在线检测。

2.2.2 生物处理系统/配电中心，该PLC工作站一般设在全厂的配电中心控制室，负责监控污水生物处理工段。其主要控制对象为生物池的水下搅拌器、水下推进器和曝气设备，污泥回流泵房的污泥回流泵、剩余污泥泵，二沉池的刮吸泥机等设备。此外，其还负责生物池DO、ORP、MLSS；污泥泵房pH、MLSS，配电中心的电气参数如：电流、电压、有功功率，无功功率、有功电能、无功电能等参数的在线检测。若污水厂生物池采用鼓风曝气时，在系统中还需增设鼓风机房PLC工作站，一般情况下工作站设在鼓风机房配电间控制室，负责监控鼓风机及其辅助设备的运行及风量的调节。

2.2.3 污水消毒系统/出水泵房，该PLC工作站设在出水泵房控制室。其主要控制对象为出水提升泵、切换井电动阀门以及加氯消毒等设备，此外其还负责出水水质如：余氯、COD、流量等参数的在线检测。

2.2.4 污泥处理系统/脱水车间，该PLC工作站一般设在脱水车间配电间控制室，负责监控污泥处理工段。其主要控制对象为储泥池的搅拌器、电动阀门，脱水车间的进泥泵、脱水机、浓缩机、加药系统等设。

3 自动化系统控制在污水处理行业的展望

3.1 自动化系统控制的应用价值。污水处理厂实行自动化系统控制后，即可将制作过程的掌控以及资料管制紧紧的连接在一起，进而能够完成资料的归结和计划，完整的创建出污水厂整体的制作数据、传送、解析、储存以及管制的综合体系。在污水处理厂的自动化掌控体系中成功的使用分散控制系统的回路优化设置，进而能够在很大的程度提升污水处置的结果，同时能够完成在制作的过程中不好用数学模型来形容的问题。污水处理厂中使用先进的检查技术也能够在很大程度上提升本厂的制作操纵合理性。除此之外，自动化掌控体系的构造策划科学、性能完整、操纵过程稳定，这些都能够完美的展现出自动化成本低的优点，很适合现在污水厂的需要。

3.2 自动化体系控制的前进目标。自动化控制思想是在一百多年前开始出现的，现代化科学技术和工业的飞速前进，引领着自动化控制体系范围内的每个部分都有着飞速的前进，自动化对控制的精确度、灵敏度和体系的安全稳定性的要求也日益提升，对应的使用领域也越来越广泛。自动化控制肯定会朝着智能控制的方向前进，并且智能控制能够更加方便优秀的处理污水厂中自动化控制中存在的问题。我们可以预测到，污水处置自动化控制在将来会是结合了电脑、自动化、智能以及网络成一体的高科学技术含量的设备。并且伴随着网络的持续前进以及改善，远程进行管制以及访问也会在不久的将来运用到污水厂中。必须要更加优化自动化措施的思想探索以及自动化措施使用的水平，把更加稳定、更加规范、更加前进的自动化设备引进到污水厂中，这样才能继续完成永续前进。也必须要继续研究污水厂中使用的措施，才能够适应电子信息化的需要，才能使我国和发达国间的距离进一步的缩小，享受更加舒服、和谐的生活。

4 结束语

污水处理厂中使用的自动控制体系，能够降低劳动工人的劳动，降低劳动工人在操纵过程中可能遇到的危险系数，提升污水处理体系的速度，完善污水处理体系的管制情况。不过，必须要承认的是，现在国内污水处理业的自控体系在使用过程中还留存着很多急需处理的困难，特别是污水处理厂一定要面对的行业独特性以及环境的繁杂性，处理后剩余污水的排放也是其中急需处理的难题。所以我们一定要加快对自控体系的探索速度，推动污水厂自动化的发展。

参考文献

[1]乔丛等.关于国内污水处理及CASS工艺自动控制技术的初步探讨.仪器仪表标准化与计量，2009.3.

[2]蓝海涛.污水处理厂自动监控系统的设计[J].电脑与信息技术，2011.6.

水厂自动化篇7

关键词：洗煤厂；自动化；TBS干扰床分选机；浮选

中图分类号：TD928 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）25-0061-02

如何提升洗煤厂的自动化水平成为了洗煤厂需要解决的重要问题之一。基于此，文章主要从如何提升洗煤厂的自动化系统的稳定性、提升每一个环节的运转水准、自动化技术在洗煤厂整个运转过程中的作用等方面探讨如何提升洗煤厂的自动化水平。

1 优化洗煤厂的自动化运行系统

洗煤厂中，要保障每台运行设备的安全正常运转，做好日常的设备安全检测工作是必不可少的，洗煤厂的工作是否高效，是受自动化运行系统平稳性的影响的。

在生产设备工作时，万一控制系统收不到其正常工作的反馈信息，控制系统就会马上发出指令处理故障，这样可以在很大程度上节省维修时间，提高生产效率，还可以减少企业由于设备故障而造成的损失。

2 提高洗煤厂自动化系统的控制运行

现如今，自动化系统由于其操作的可行性，简便性以及技术稳定性，在洗煤厂中被广泛应用。由于该系统的合理性和简便操作性，能够改善和强化洗煤厂的生产作业流程，使生产过程可以在有保障性的基础中进行展开，能够对全程的操作加强基础保护，也被越来越多的厂家重视使用。

然而，因为国内的很多洗煤单位对自身的自动化控制系统的设计不够完善，导致了其所有的自动化控制技术无法发挥到极致，起不到应有的作用，满足不了洗煤企业的需要，达不到预想的功效，最终使自动化技术白白浪费掉。由于现在的洗煤厂中的自动化控制技术还不够完善，有些问题尚待解决，因此，要想实现洗煤厂的生产自动化并非易事。

在自动化控制系统中，仪表控制的选择控制着洗煤厂整个生产操作流程的安全正常运转。对于选择哪种仪表控制，要细细考究，在如今技术不断创新的仪表控制中，实现了模拟操作系统到数字操作系统的转变，要选择更加具有精确度和平稳使用性的仪表控制，才能够对洗煤厂的生产流程加以保障，更好地运用到生产作业当中来。

就目前的形式来看，洗煤厂的仪表控制体系的发展较为稳定，结合多年来仪表自动化技术对洗煤企业的重要作用，我们可以总结出仪表自动化的优势：首先，其能够符合洗煤企业的相关需求；其次，它还能够提高一些系统的控制能力，比如智能控制系统的人工化、自动化控制系统中的精确调节系统等。

3 提升自动化生产的管理效率

在洗煤厂所有的自动化技术中，最基本、最必要的就是计算机技术了。对于所有进行生产的企业来说，要想提高自身的生产效率与质量，就要对自身产业实行科学的管理，大力推广网络技术的使用。因此洗煤厂也不例外，也把自动化技术运用得淋漓尽致。

现在计算机网络科技的发达会给自动化生产系统的合理使用提供便捷的优势，由于自动化系统的合理性和便操作性，使得在生产运行中对于设备和物流通道能够得到很好的管理。现在的洗煤厂需要这样的具备全自动化的生产工具，也会为洗煤厂带来更好的效益。

对于生产管理中的自动化技术应用不仅可以根据客户的要求进行不同的生产方案以及不同的产品设计，还可以使企业从中获得不小的利益。

对生产作业过程中施行监督的管理模式，主要是对生产作业过程中的技术操作的管理和产品的质量问题的管理。

在洗煤厂中大力推广网络自动化技术主要有两大好处，首先，运用自动化技术可以清楚地掌握洗煤厂中生产的各项参数的变化情况及机器的工作状况；其次，能够让正在进行生产的各项工作做到最好。

4 提高各个环节中的自动化技术应用水平

4.1 TBS干扰床分选机的自动化技术应用

TBS的操作模式可以通过利用密度传感器的监测得到实时的记录。TBS的操作原理是根据利用压强和不同物质密度的不同来实现。首先，要确保不断向设备中提供材料供应，启动操作开始时，会将材料中5mm以内的一个颗粒状分解成两个，然后施压，并通过水流上升的作用把分解后的颗粒集中分离在TBS的最底端，并且底端分离出来的材料会汇集到收集槽内。而其他的部分细小颗粒物和低密度的材料被分离到TBS的上层，经过设置的排料口，最终由PID控制器流出。这样就能够实现材料的分离效果。

当密度达到一定的设定值时，就会发出信号，相关执行机构就开始执行任务，将物料排出，这时密度就会降低，进行排料的阀门会关闭。最后通过PID控制器将阀门开启，可以有效地使床层的干扰层保持相关设定要求的稳定密度。

4.2 洗煤过程中的浮选的自动化技术应用

使用矿浆取样器能够对煤矿中的灰浆进行检测，也能够检测出煤泥中的成分含量。在使用浮选机过程中，药品材料的供应要结合自动化控制系统中干煤泥的数量合理的提供，干煤泥的数量则是通过浓度和流量的测量得出的。

在洗煤过程中，有一个洗浮自动化装置，它能够自行进行药剂的添加工作，主要是因为它能够把测得的数据与具体的产品需求有效结合起来进行分析需要的药剂量大小，这样此装置就能够一对一地控制煤矿中的灰分，最终生产出高质量的精煤。

4.3 其他环节中的自动化控制技术应用

4.3.1 装车时使用自动化技术不仅能够节省时间，还能够准确地完成装车指令，最终提高装车效率。在装煤时，运用自动化技术不仅能准确地完成装、卸工作，还能够根据要求随时检验煤矿中的灰分，以便满足每一个客户的要求，提升企业自身的经济效益。

4.3.2 在进行采样工作时也可以运用自动化技术，主要是因为在洗煤厂的生产过程中对煤进行采样工作及化验工作时都是比较繁琐的，一般洗煤厂都普遍使用的仪器是灰分检测仪，以及水分检测仪等。

4.3.3 操作过程的安全性会影响到企业的成本投入，将全程电视监控技术投放到洗煤工作中，可以降低安全问题的发生，减少企业成本投资，同时也能够降低参与工作的人数，从而相应的减少投资。

4.3.4 煤矿矿井提升机的自动化应用。煤矿矿井提升机是属于较大的开采设备，把自动化技术运用到此设备中，可以有效地提升其内部的整合，使其内部结构更为简单，并且由于网络技术的融入，机器的稳定性不断提升，在一定程度上提升了机器自我诊断的能力，而且此设备安装简单，通信方便。

利用计算机网络自动化技术准确地将生产各个环节传输到显示器中进行实时地检测，随时随地进行各个生产环节的查看。

5 总结

在洗煤企业中投入使用自动化生产系统，可以帮助企业增加生产收益，在自动化的生产技术中还能保障生产产品的质量。由于其可通过现代化网络操作的可行性，聘请高学历的人来对该系统进行管理和操作，从而使洗煤企业的成本投入大大降低。

参考文献

[1] 孙国庆.提高自动化水平实现洗煤厂良好经济效益[J].山西煤炭，2004，（2）.

[2] 初文晓，张冬梅.基于神经网络专家系统的跳汰床层设定方法[J].选煤技术，2009，（6）.

水厂自动化篇8

关键词：电厂循环水；供热系统；自动化；控制系统；研究分析

中图分类号：TM62文献标识码： A

目前，我国电厂普遍采用了新型的循环水供热自动化控制系统，但是我国基于这方面的研究却相对滞后，机组运行中出现的问题已经严重影响到机组的正常运行。使得我国部分地区的循环水量调节始终处于盲目控制状态，系统供水与机组实际需求无法对接，大量的能量被白白浪费。因此积极加大关于电厂循环水供热自动化控制系统的分析与研究显得十分重要与迫切，成为当前我国水电产业发展的关键性问题，制约着我国水电厂的深入发展。

一、电厂循环水供热自动化控制系统的原理分析

我们以山东某电厂的1号机组循环水优化控制系统为例进行分析，其由三大部分组成，分别是工业控制计算机、前端数据采集箱、变频器控制箱。先由控制系统进行循环水进出口温度与机组负荷信号的信息采集，在完成信息采集后依据一定的计算公式计算出循环水系统的理想性流量，根据此数据值进行变频器转速的控制，实现水泵的实际流量逐渐接近理想的流量，保证循环水系统在经济状况良好的情况下正常运行。此次系统自动采集变频器的状态参数，对运行人员及整个控制系统进行实时监控，最终保证系统运行的安全性与可靠性，达到既定的需求。

二、电厂循环水供热自动化控制系统的实际运行分析

电厂循环水供热自动化控制系统中热力站的温度调节是关键性技术，也是十分重要的系统运行内容之一。目前我国大部分城市选用规模比较大的城市集中供热系统，通过对各个热力站处的调节，实现二次网的供水与回水温度的一致性，最终保证集中供热的目标室温保持基本相同的趋势。工作人员将这次种调节方式称为均匀性调节，其主要目标是保证各大热力站二次网供水温与二次网回水温一致性，借助将各热力站一次网回水电动调节阀门进行有效调节与控制，实现系统中热力站所涵盖范围内用户得到正常供水。采用该系统对电厂的供水进行调节与控制，实现了水力系统的高效管理。采用循环水供热自动控制系统实现了用户与热源端的分离，而又保证基本生活所需水温，促进了远热源端与近热源端两者温度的持平。在循环水供热自动控制系统中还研究并设计了均匀性调节软件，即全网平衡控制软件，全网平衡控制软件与组态网软件相互配合使用，其中组态网软件对热力站的实时数据进行采集，将采集的数据资料形成数据包，数据包本身涉及内容比较多，主要有被控制热力站的第一次与第二次网供回水温度及压力数据，一次网回水数据流量及一次网回水电动阀门的相关性系数，这些数据被收集后，传输给全网平衡软件的接收器，由全网平衡软件进行数据资源的分析与研究，借助一系列的算法规则得出既定参数，根据既定参数进行一次网回水电动控制阀门的参数设置，从而实现对一次网回水电动控制阀门的管理。

三、水循环供热自动控制系统操作流程分析

水循环供热自动控制系统有一套完善的系统运行流程，遵循一定的系统规则，在系统既定程序与规则的支配下进行系统运行，发挥自身功能，实现循环水供热的既定需求。首先，中央控制室有上位机，其主要实现对中央控制室的有效控制，上位机一般是一台工挖机，其性能比较优越，可以满足系统长期不间断的运行需求。在工控机上一般配有比较适合实际运行的组态软件，与组态网软件配合使用的是全网平衡调节软件，首先由组态软件获取各个热力站的实际工作画面，电厂工作人员根据画面提供的情况获取到二次网供回水的实际温度，借助全网平衡软件，通过一定的计算，最终获取到比较平均性的目标温度。一旦发现各大热力站的实际二次网供回水的温度在目标温度之上，组态网系统对电动阀门进行控制，发出关闭电动小阀门的信号，不断减少过热站的热能损耗，如果发现个大热力站的二次网供回水温度在目标温度之下，则由组态网将电动阀门开大，增大热量，保证各热力站的水温接近目标水温。满足用户的需求。在此流程中充分展现了循环水供热自动控制系统的操作与作用优势。

四、循环水供热自动控制系统的组成分析

循环水供热系统可以借助先进的技术控制实现对循环水的自动温度调节与供水，其本身呈现出一定的复杂性。针对其复杂性，其在构成上也有所体现。完整的循环水供热自动控制系统由几大部分组成，这些组成是循环水供热自动控制系统的基础装置，在系统中中占据重要地位。一般说来，循环水供热自动控制系统主要由以下几部分组成，我们分别介绍分析。

（一）测量设备

在电力企业中离不开测量，对测量的要求也相对较高。循环水供热自动控制系统想要对温度进行调节，首先要做好温度的准确测量。在循环水供热自动控制系统中测量设备占据了主导。主要的测量设备有各大热力站系统中进行第一次与第二次网供回水温度的变送器，第一次与第二次网供回水压力变送器，二次网远传补水表及一次网回水流计量器。

（二）站内实际运行设备

在循环水供热自动控制系统中站内运行设备也是关键性设备之一。关键性的站内运行设备主要有热力站系统中的循环泵及其配套辅助变频器，第二次网补水泵、第一次网回水电动调节阀门、第一次网回水加压泵与电磁阀门等。站内运行设备是循环水供热自动控制系统得以运行的主要实现设备。

（三）热力站自动控制器

在各大热力站中只有安装自动控制器，才能保证循环水供热自动控制系统对电力站水温的调控与输出。目前我们各大热力站中使用的主要自动控制器型号为8100系列的PLC，随着社会的发展，科技的改进，该型号自动控制器逐渐走向衰落，新型的贝加莱X20系列自动控制器在各大热力站中得到了广泛的使用，其与循环水供热自动控制系统相互联系，才能实现循环水的供热自动化控制。

（四）通讯设备

在循环水供热的自动控制系统还需要安装一定的通讯设备，目的是进行及时有效地沟通，保证数据信息的有效传输与共享，基于数据信息获取最新水温动态，在水温动态数据参数的指导下，对阀门进行操作，从而保证自动控制系统的功能发挥。可以说，通讯设备在循环水供热自动控制系统中的作用也是十分明显的，充分的沟通与交流是实现水温自动控制的关键。目前在循环水供热自动控制系统中使用最为广泛的是由深圳宏电公司出品的无线GPRS通讯传输设备，在实际的使用实践中，反响良好。

结束语：随着科技的发展，技术改良是必然的趋势。循环水供热自动控制系统作为一种新型的电厂热水控制系统，在实际供水与水温调节中发挥了重要作用。技术上的成熟使得人从生产控制中解脱出来，系统自动化控制，精确度上也更高，创造了客观的经济效益。循环水供热自动控制系统借助系统及技术对水资源进行温度调节与控制，满足用户需求，有效地解决了用水季节性需求，冬天供热取暖，夏季制冷降温，自动控制系统功能上的优势使得其成为电厂设备改良的必然方向。在循环水供热自动控制系统的实施下，我国电厂迎来了新的发展黄金期。

参考文献：

[1]徐海东,刘建华,李莉. 电厂循环水优化控制系统的研制及应用[J]. 中国电力,2004,06:75-78.

[2]张文会,曹波. 襄樊电厂循环水泵房控制系统工程不停电改造[J]. 华中电力,2006,01:33-35.

[3]吴星,付林,胡鹏. 电厂循环水供热技术的研究与应用[J]. 区域供热,2008,04:4-7+32.