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1、水厂自动化控制水厂自动化的发展现状我国水厂自动化在20世纪80年代得到了较大规模的发展，特别是随着外资的引入，大 量国外先进的自动化控制技术与设备进入我国，建成了一批全引进的水厂，使我国水厂自动 化进程大大加快，自动化水平也快速提高。近年来，在我国一些发达地区，建成了少量测控 管一体化的现代化水厂，对推动水厂实现综合自动化功能起到了积极的促进作用。但由于历 史和现实的原因，我国水厂自动化的总体发展水平还不高，发展也不平衡。大中城市的水厂 特别是发达地区的大型水厂，自动化程度很高，而小城市和城镇的水厂特别是落后地区的小 型水厂，自动化程度较低，甚至还是空白。而且，在一些已实现自动化的水厂中，虽然
2、其自 动化系统和设备与其他行业如化工、电力等相比并不差甚至更先进，但是，其功能并未充分 发挥出来。有的自控系统从未运行过，一直处于闲置状态；有的运行一段时间后变为了手动， 甚至处于瘫痪状态，造成了自动化系统和设备的极大浪费。系统设计遵循先进性、实用性、可靠性、经济性、开放性的原则,满足供水工程生产管 理和水处理工艺对自动化控制的要求。实现“集中监控和管理、分散控制、数据共享”以 保证整个水厂的运行协调、一致。水厂全集成综合自动化系统包括:管理计算机系统、生产 过程自动化系统、仪表系统、安防及闭路监控系统。实现水厂生产过程的自动化，人力资源、 设备仪表、采购库存等生产要素的信息化，以及厂内生产调
3、度、行政办公、后勤管理、生产 环境监视的网络化和可视化，适应目前我国政府部门和经济部门正在推行的电子政务和电子 商务的需求,将水厂建设成一座具有高度自动化和信息化水平，管理方便的现代化供水企业。 管理计算机系统主要由办公计算机、视频服务器、数据服务器、WEB服务器、网络交换机、 防火墙、路由器等设备构成。系统主要包括:生产经营辅助决策子系统、生产调度管理指挥 子系统、设备管理子系统、综合办公管理子系统等。生产过程自动化系统由三层网络构成:中央监控系统、现场设备控制站、现场设备控制单元。 现代自来水厂自动化控制系统主要有水质检测技术、水处理控制技术、变频节能技术与综合 自动化系统四个方面。自动化
4、介入自来水行业是近年来水厂发展最显著的特点。伴随水厂自动化技术、系统控 制设备和机电仪表设备的发展，滤池自动化、投加自动化、泵站自动化、水质检测自动化技 术逐步成熟，电脑应用日益普及，这标志着自动化水厂在国内尤其是大中型城市已具备较好 的技术环境，已发展成为一项成熟的技术。事实上，90年代是国内水厂自动化产生实质性 效益的时期。水是人民生活和国民经济建设不可缺少的自然资源。随着工农业生产的发展和人口的增 加，对水的需求愈来愈多，同时对水环境的污染也愈来愈多，我国饮用水水源的污染现状已 十分严峻，特别是微量有机物的污染。水厂自动化的目的水厂实现自动化的根本目的是提高生产的可靠性和安全性，实现优质
5、、低耗和高效供水， 获得良好的经济效益和社会效益。变频恒压供水系统随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统以其 环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防 供水中。变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节 系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理 的节能型供水系统。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，无 论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无 法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。目前变频
6、恒压供水系统正向着高可靠性、全数字 化微机控制、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设 备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。变频恒压供水系统能适用生活水、工业用水以及消防用水等多种场合的供水要求。泵站担负着工农业和生活用水的重要任务，运行中需要大量消耗能量，提高泵站效率； 降低能耗，对国民经济有重大意义。目前，大量的动能消耗在水泵、风机负载上，城乡居民用水设备所消耗的电量在这类负 载中占了相当大的比例。我国长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后， 工业自动化程度低。节能原理如图2.3所示，设用
7、户所需流量QX为额定流量的60%(即Qx=60%Qn)o当通过关小阀门来实 现时，管阻特性将改变为曲线，而扬程特性则仍为曲线，故供水系统的工作点移至E 点，这时，流量减小为Qe(=Qx);扬程增加为He;供水功率PC与面积ODEJ成正比。图 2.3 调节流量的方法与比较当通过降低转速使得Qx=60%Qn时，扬程特性仍为曲线，故工作点移向C点。这时流量 减小为Qe (=Qx)，扬程减小为He,供水功率PC与面积0DCK成正比。比较上述两种调节流量的方法可以看出，在所需流量小于额定流量(Qx 采集控制层：由车间控制中心和车间内的分控柜组成，负责在线水质参数的采集传 输、现场设备的自动控制，并上报到
8、水厂监控中心。 监控层：由服务器、数据库、工程师站、操作员站、以太网交换机等组成。接收各 个车间控制中心设备运行状态、告警信息，实时显示水厂工艺流程状态，对设备可 进行远程控制，同时建立水质特征污染物数据库，对原水处的实时光谱进行运算， 实现水质预警。在水厂自动化建设中，我们将遵循先进性、实用性、可靠性、经济性、开放性的原则， 满足供水工程生产管理和水处理工艺对自动化控制的要求。实现水厂生产过程的自动化，以 及厂内生产调度、行政办公、后勤管理、生产环境监视的网络化和可视化，以适应目前我国 政府部门和经济部门正在推行的电子政务和电子商务的需求，将水厂建设成一座具有高度自 动化和信息化水平，管理方
9、便的现代化供水企业。2. 变频恒压供水长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水、消防供水等方面技术一直比 较落后，自动化程度较低。传统的供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水 箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速供水等方式。分析研究发现，传统的供水方式普 遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重 影响了居民的用水和工业系统中的用水以及消防用水安全。随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统以其 环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防 供水中。变频恒压供水系统控
10、制流程图如下：图 2 变频恒压供水系统控制流程图变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统 的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节 能型供水系统。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是 设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比 拟的优势。变频恒压供水系统的另一大优势就是节能。下面我们以水泵的扬程特性通过调节流量方 法方式做一对比分析。如图3所示，设用户所需流量QX为额定流量的60%(即Qx=60%Qn)。当通过关小阀门来 实现时，管阻特性将改变为曲线，
11、而扬程特性则仍为曲线，故供水系统的工作点移至E 点，这时，流量减小为Qe(=Qx);扬程增加为He;供水功率PC与面积ODEJ成正比。图 3 调节流量的方法与比较当通过降低转速使得Qx=60%Qn时，扬程特性仍为曲线，故工作点移向C点。这时 流量减小为Qe(=Qx)，扬程减小为He，供水功率PC与面积0DCK成正比。比较上述两种调节流量的方法可以看出，在所需流量小于额定流量(Qx100%Qn )的情况 下，转速控制时的扬程比阀门控制方式小得多，所以转速控制方式所需的供水功率也比阀门 控制方式小得多。两者之差AP便是转速控制方式节约的供水功率，它与面积KCEJ成正比。 由此可见，其节能效果非常显
12、著。因此，变频恒压技术与PLC控制技术相结合，使供水系统正向着高可靠性、全数字化微 机控制、高度智能化、系列化、标准化的方向发展。是未来供水设备适应城镇建设中成片开 发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。自来水厂监控系统解决方案一、自来水厂的情况简介城市供水调度监控系统的主要目的是解决自来水公司对供水各环节监测点的数据 采集和监控。该系统由监控中心和各个水源监测点组成，各个水源监测点的数据采集终端可 监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据，供控制中心及有关部门分析 和决策取用，提高工作效率，保证供水质量，满足日益增产的用水量的需求。城市供水调度监控系统可以对远程现
13、场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、 水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。便于 及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监 测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输 到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点， 从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高了整体的服务水 平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。二、可编程控制器在水厂的使用可编程控制器（PLC）最初是用来代继电器控制线路完成逻辑功能。近年来，由于世界 电子技术突飞猛进的发展，特别是微处理器和数字技术的发展已使可编程控制器的性能和功 能有很大的提高。先进的可编程控制器不但能完成复杂的逻辑控制功能，而且也能完成
