自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應(yīng)用_2

1、    自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應(yīng)用    摘 要：當(dāng)前城市自來水廠十分重視自動化控制系統(tǒng)構(gòu)建，通過合理對制水各個工藝進(jìn)行自動化控制，不斷挖掘水廠的節(jié)能降耗潛力，會給企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，本文對自動化控制系統(tǒng)在自來水廠節(jié)能降耗中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，希望為我國城市自來水廠成功構(gòu)建自動化控制系統(tǒng)提供參考。關(guān)鍵詞：plc 自動化控制 節(jié)能降耗自來水廠應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)取水、制備和添加藥劑、沉淀及送水，可提高取水工作效率，減小藥耗與能耗，并降低工作強(qiáng)度，有效加強(qiáng)自來水廠的管理水平，顯著提高自來水水質(zhì)，使企業(yè)獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

2、本文綜合分析自來水廠的自動化控制系統(tǒng)中多個控制站，選取一級控制站進(jìn)行研究，重點研究plc自動化控制系統(tǒng)在控制站軟件和硬件方面的設(shè)置。1、制水工藝流當(dāng)前我國城市自來水廠的制水工藝流程采用最先進(jìn)的深度處理工藝，自來水廠的自動化控制儀表設(shè)備主要采用分布式的集散控制系統(tǒng)，且融合互聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可完成自來水廠制水工藝自動化管控，有效提高自來水廠的制水工作效率與送水速率。自來水廠的制水工藝流程比較復(fù)雜，具體如下：取水制備和添加藥劑前加氯混凝平流沉淀與過濾沉淀后加氯清水池補(bǔ)氯送水。水廠主要的能源消耗包括電量、水量、加藥量及消毒氯氣消耗量等，為更好地控制能源的消耗，必須對水廠各工藝進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能控制

3、。2、自來水廠取水泵節(jié)能控制系2.1取水泵站自動化控制系統(tǒng)設(shè)計通常取水泵站應(yīng)設(shè)計4臺取水泵，實現(xiàn)自來水廠原水的有效供應(yīng)，其是自來水廠能源消耗的關(guān)鍵。由于取水泵消耗電量比較大，因而應(yīng)將取水泵分成兩組，其中運(yùn)行的變頻泵應(yīng)設(shè)置成變頻泵組，而變頻泵和定速泵要設(shè)定成定速組。這樣每次運(yùn)行過程中至少需開啟一臺變頻器，如果運(yùn)行的變頻泵達(dá)到預(yù)定時間，同時另一變頻泵未運(yùn)行，就會自動切換到另一變頻泵。而自動化控制系統(tǒng)就會依照清水池的水位變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行數(shù)量。2.2取水泵節(jié)能降耗的控制方法科學(xué)調(diào)節(jié)取水變頻泵頻率。其中原水變頻泵工作頻率應(yīng)該控制在最小與最大頻率區(qū)間，并運(yùn)用scada系統(tǒng)完成設(shè)定。自來水廠原水變頻泵

4、頻率要依照清水池水位具體設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整。通過plc來調(diào)節(jié)變頻泵頻率，而變頻泵頻率和頻率閾值一般用百分比進(jìn)行表示。通過plc記錄變頻泵工作停止之前的相應(yīng)頻率，利于變頻泵啟動之后可以維持之前的工作頻率。定速泵啟動數(shù)量調(diào)節(jié)。需定義兩個限定值：（）是一臺定速泵在啟動后的變頻泵頻率，（）是一臺定速泵在停止之后變頻泵的頻率。自來水廠定速泵啟動數(shù)量應(yīng)根據(jù)變頻泵具體工作頻率進(jìn)行設(shè)定，同時為有效管控定速泵數(shù)量。3、加藥劑系統(tǒng)的自動化設(shè)計方法3.1加藥系統(tǒng)自動化設(shè)計自動化控制的目的是控制藥物消耗量。自來水廠的加藥系統(tǒng)自動化設(shè)計目的是管控聚合氯化鋁的添加，實現(xiàn)加藥系統(tǒng)的節(jié)能與降耗。因而自來水廠應(yīng)設(shè)定3臺加藥計量泵，

5、且計量泵速度應(yīng)利用plc進(jìn)行計算，然后通過通信實現(xiàn)速度的給定有效控制。而聚合氯化鋁的加藥泵速度plc設(shè)計需綜合分析下述幾方面因素：首先，計算聚合氯化鋁的投加泵額定相應(yīng)投加流量、其次計算聚合氯化鋁的具體濃度、其主要在配藥完成之后利用系統(tǒng)進(jìn)行自動計算，最后是沉淀池的進(jìn)水流量，用plc進(jìn)行計算，若是投加濃度和原藥濃度以及泵沖程不變，而投加泵頻率與沉淀池進(jìn)水量就會呈現(xiàn)現(xiàn)行關(guān)系。另外為確保節(jié)能降耗效果，設(shè)計過程中要依照各種原水濁度實現(xiàn)投加比例的科學(xué)調(diào)節(jié)。3.2加氯消毒站自動化程序設(shè)計自來水廠中加氯系統(tǒng)主要由氣源系統(tǒng)、真空加氯系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)以及電氣檢測儀表系統(tǒng)等構(gòu)成。為能夠了解加氯是否處于手動或者是自

6、動加氯狀態(tài)，應(yīng)在加氯機(jī)中設(shè)置加氯機(jī)手動/自動選取信號。自來水廠的加氯控制設(shè)計分成前加氯控制設(shè)計與后加氯控制設(shè)計，其中前加氯控制設(shè)計功能是去除藻類與破壞膠體，因此前加氯通常要依照遠(yuǎn)水流量的比例進(jìn)行投加，如果加氯機(jī)發(fā)生故障，就會在scada中發(fā)出警報，同時自動切換到備用前加氯機(jī)狀態(tài)。而后加氯控制設(shè)計，其功能是確保出廠水中的氯含量控制在合理區(qū)域內(nèi)，能夠?qū)η逅嘏c出水管道完成消毒。而控制原理與前加氯控制基本相同，若是加氯機(jī)發(fā)生故障，也會在scada中發(fā)揮警報，同時自動切換到備用前加氯機(jī)工作狀態(tài)?？稍O(shè)2臺加氯機(jī)，一用一備。當(dāng)加氯機(jī)產(chǎn)生故障時，在scada上發(fā)出警報，并自動切換至另一臺備用前加氯機(jī)。4、沉

7、淀池排泥系統(tǒng)的自動化控制設(shè)計自來水廠中沉淀池排泥系統(tǒng)包含排泥閥與排泥車。實現(xiàn)沉淀池排泥的節(jié)能與降耗核心是保證排泥時排水的科學(xué)應(yīng)用，且污泥排放過程中盡可降低排水。4.1沉淀池排泥閥的管控自來水廠中沉淀池排泥閥通常是進(jìn)行周期性排泥，而排泥周期與排泥閥的具體開閥時間要根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)置。排泥周期設(shè)置時，用戶要依照原水水質(zhì)科學(xué)設(shè)定排泥周期，盡量降低排泥時間。設(shè)定各個排泥閥的具體開閥時間時，用戶應(yīng)分析平流沉淀池特點，合理設(shè)定相應(yīng)的開閥時間。4.2排泥車控制因沉淀池一般為100m長，根據(jù)沉淀池相關(guān)沉淀特點，自來水廠沉淀池進(jìn)水至出水過程中，池底沉積的厚度規(guī)律是由多至小，呈現(xiàn)逐級遞減的特點。為保證排泥車排泥

8、效果，實現(xiàn)節(jié)能與降耗，自來水廠排泥車中行走電機(jī)應(yīng)該選擇變速電機(jī)，且沉淀池進(jìn)水端應(yīng)慢速行走，但沉淀池出水端應(yīng)快速行走，或是排泥車中行走電機(jī)選擇定速電機(jī)，這樣排泥車就能實現(xiàn)節(jié)能。5、送水泵站的自動化控制5.1送水泵站的控制系統(tǒng)設(shè)計自來水廠中送水泵房常設(shè)置4臺清水泵 2臺變頻泵與2臺定速泵。正常運(yùn)行中是3用1備。但自來水廠送水泵工作狀態(tài)下至少一臺變頻器要運(yùn)行，若是運(yùn)行變頻泵的設(shè)定工作時間到時，同時另一變頻泵未運(yùn)行，這樣就會自動切換到另一變頻泵。送水泵站系統(tǒng)分成兩個小組，一組為運(yùn)行變頻泵設(shè)計成變頻泵組（p401a/c），另一組定速泵（p401b/d）設(shè)定成定速。另外變頻泵具體工作頻率需依照出水廠壓力的

9、設(shè)定數(shù)值進(jìn)行調(diào)整，而定速泵啟動數(shù)要依照變頻泵的工作頻率設(shè)定啟動臺數(shù)。5.2送水泵站節(jié)能降耗控制方法提高變頻泵的工作頻率，送水泵站變頻泵的工作頻率主要根據(jù)用戶設(shè)計的壓力值和實際管道壓力計進(jìn)行設(shè)定，而plc可應(yīng)用pid運(yùn)算實現(xiàn)變頻泵工作頻率的調(diào)整，如果管道的壓力未達(dá)到用戶所設(shè)定的壓力，就要提高變頻泵的工作效率；合理調(diào)節(jié)加壓變頻泵工作頻率，進(jìn)行加壓變頻泵工作頻率設(shè)計時，應(yīng)依照scada進(jìn)行設(shè)定壓力值，且完成pid恒溫控制，通過plc實現(xiàn)變頻泵工作頻率的調(diào)節(jié)；合理確定定速泵啟動臺數(shù)，送水泵站中定速泵啟動臺數(shù)，主要根據(jù)變頻泵的工作頻率設(shè)定；為加強(qiáng)定速泵工作臺數(shù)的管控，應(yīng)定義兩個限定值：限定值（）增加一臺定速泵時變頻泵頻率限定值，（）停止一臺定速泵時變頻泵頻率，合理確定啟動單臺送水的定速泵，如果變頻泵的工作頻率超過限定值（），同時至少一臺定速泵運(yùn)行，就要啟動一臺定速泵。降低變頻泵的工作效率，plc應(yīng)用pid運(yùn)算實現(xiàn)變頻泵工作頻率的調(diào)節(jié)，如果管道壓力超過用戶設(shè)計的壓力，就應(yīng)該合理降低變頻泵的工作效率；6、結(jié)束語隨著智能化管理模式的應(yīng)用和推廣，電氣自動化控制系統(tǒng)展現(xiàn)極大的商業(yè)潛力，主要是因它同時實現(xiàn)高質(zhì)量、