水利工程論文-水廠自動(dòng)化中存在的問題探討摘要：我國(guó)有些水廠自動(dòng)化系統(tǒng)的功能并未充分發(fā)揮出來，有的系統(tǒng)甚至處于閑置狀態(tài)，對(duì)于這些水廠自動(dòng)化中存在的問題，從目的、設(shè)計(jì)、設(shè)備和管理方面進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：水廠自動(dòng)化設(shè)備管理自控設(shè)備我國(guó)水廠自動(dòng)化在20世紀(jì)80年代得到了較大規(guī)模的發(fā)展，特別是隨著外資的引入，大量國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)與設(shè)備進(jìn)入我國(guó)，建成了一批全引進(jìn)的水廠，使我國(guó)水廠自動(dòng)化進(jìn)程大大加快，自動(dòng)化水平也快速提高。近年來，在我國(guó)一些發(fā)達(dá)地區(qū)，建成了少量測(cè)控管一體化的現(xiàn)代化水廠，對(duì)推動(dòng)水廠實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化功能起到了積極的促進(jìn)作用。但由于歷史和現(xiàn)實(shí)的原因，我國(guó)水廠自動(dòng)化的總體發(fā)展水平還不高，發(fā)展也不平衡。大中城市的水廠特別是發(fā)達(dá)地區(qū)的大型水廠，自動(dòng)化程度很高，而小城市和城鎮(zhèn)的水廠特別是落后地區(qū)的小型水廠，自動(dòng)化程度較低，甚至還是空白。而且，在一些已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的水廠中，雖然其自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備與其他行業(yè)如化工、電力等相比并不差甚至更先進(jìn)，但是，其功能并未充分發(fā)揮出來。有的自控系統(tǒng)從未運(yùn)行過，一直處于閑置狀態(tài)；有的運(yùn)行一段時(shí)間后變?yōu)榱耸謩?dòng)，甚至處于癱瘓狀態(tài)，造成了自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備的極大浪費(fèi)。根據(jù)對(duì)近40個(gè)引進(jìn)水廠自動(dòng)化設(shè)備的調(diào)查資料表明：?jiǎn)雾?xiàng)設(shè)備運(yùn)行情況基本良好的占78.3，基本運(yùn)行正常的占11.7，設(shè)備故障極多已被拆換替代的占5.7，設(shè)備從未投入使用的占4.31。對(duì)于這些水廠自動(dòng)化中出現(xiàn)的問題，究其原因，與目的、設(shè)計(jì)、設(shè)備和管理等多種問題有關(guān)。1水廠自動(dòng)化的目的對(duì)水廠實(shí)施自動(dòng)化的根本目的認(rèn)識(shí)不夠全面或出現(xiàn)偏向，是造成一些水廠自動(dòng)化系統(tǒng)未能充分發(fā)揮作用的一個(gè)原因。水廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的根本目的是提高生產(chǎn)的可靠性和安全性，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗和高效供水，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是，有的水廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是為了趕時(shí)髦，將其作為一種點(diǎn)綴；有的水廠是迫于形勢(shì)，在大批水廠紛紛實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的情況下，自己也不能不上；有的水廠使用的自動(dòng)化功能過于復(fù)雜，特別是在考察自動(dòng)化水平較高的水廠后，更是盲目地提高標(biāo)準(zhǔn)；有的水廠則自動(dòng)化功能過于簡(jiǎn)單，主要是對(duì)自動(dòng)化不熟悉，缺乏必要的信心，怕造成麻煩；有的水廠是為了湊合貸款數(shù)，不得已而配置自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備。這些不正確想法的存在，使水廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的根本目的發(fā)生了偏向，造成了自動(dòng)化設(shè)計(jì)不切合水廠實(shí)際，不注重生產(chǎn)過程特別是關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，并忽略了在運(yùn)行和管理模式方面的相應(yīng)改革，從而導(dǎo)致自動(dòng)化未能充分發(fā)揮作用，甚至建成后處于閑置狀態(tài)。2水廠自動(dòng)化的設(shè)計(jì)2.1未解決的相關(guān)理論問題在水廠自動(dòng)化中，工藝?yán)碚搶?duì)自動(dòng)化提出的控制要求本身存在未解決的理論問題或理論不夠完善，使控制未能達(dá)到規(guī)范化和最優(yōu)化，系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)不到理想的控制狀態(tài)，從而影響了自動(dòng)化的實(shí)際運(yùn)行效果。（1）絮凝理論不夠完善。加藥系統(tǒng)是一個(gè)大延時(shí)、強(qiáng)耦合、干擾因素多的非線性系統(tǒng)，目前廣泛采用的控制方法為：用原水流量按比例前饋調(diào)節(jié)計(jì)量泵的頻率，用流動(dòng)電流儀（SCD）反饋調(diào)節(jié)計(jì)量泵的沖程，從而構(gòu)成加藥復(fù)合控制系統(tǒng)。由于凝聚作用本身有多種理論，決定加藥量多少的水質(zhì)成分因素在理論上還不夠完善，如原水濁度、溫度、pH、污染因素以及非膠體顆粒干擾因素等參數(shù)變化都對(duì)SCD有很大影響，而在SCD反饋調(diào)節(jié)方法中，只采用了反映水中膠體穩(wěn)定度的參數(shù)電位來代表全部水質(zhì)因素，因此該控制方法并不完全符合生產(chǎn)實(shí)際。同時(shí)，傳感器縫隙小易造成堵塞，加藥后不易形成絮粒，特別是滯后反應(yīng)和水質(zhì)變化對(duì)SCD影響較大，導(dǎo)致該方法適應(yīng)性較差，準(zhǔn)確度不夠，達(dá)不到優(yōu)化自動(dòng)加藥的要求，實(shí)際使用效果并不理想1。在有的系統(tǒng)中，雖然采用了智能技術(shù)如專家系統(tǒng)、自學(xué)習(xí)模糊控制等方法，取得了一定效果，但并未完全解決加藥量?jī)?yōu)化控制的問題。(2)加氯系統(tǒng)理論問題。在加氯系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的控制方法為：前加氯采用流量比例控制，后加氯采用余氯反饋控制。由于影響加氯效果的因素很多，如水質(zhì)、天氣、水廠的具體工藝特點(diǎn)等，而且后加氯存在時(shí)間滯后問題，同時(shí)對(duì)控制方法和投加氯氨存在的問題目前有不同的看法，特別是對(duì)水射器安裝位置和余氯取樣位置的規(guī)范化確定目前尚無完整的理論1，從而使加氯系統(tǒng)不夠規(guī)范，實(shí)際運(yùn)行效果也不是十分理想。在有的系統(tǒng)中，雖然采用了一些其他控制方法，如采用雙因子控制方式（用流量和余氯控制前加氯和后加氯）或多參數(shù)非線性控制方式，取得一定的效果，但并未完全解決加氯系統(tǒng)存在的問題。(3)其他理論問題。如變頻供水泵和定速供水泵的臺(tái)數(shù)比例確定、變頻供水泵的自動(dòng)調(diào)節(jié)方法以及供水泵的科學(xué)調(diào)度等問題，理論上還未完全解決，管理上還有待進(jìn)一步研究。2.2技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)問題到目前為止，我國(guó)在供水行業(yè)自動(dòng)化控制方面，除城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃等少量規(guī)劃性技術(shù)文件之外，尚無制定供水行業(yè)自動(dòng)化控制方面的技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，致使水廠在實(shí)施自動(dòng)化過程中，技術(shù)上缺乏統(tǒng)一的規(guī)范性，設(shè)計(jì)上存在一定的盲目性和隨意性，不同類型的水廠自動(dòng)化分別應(yīng)該達(dá)到的主要功能和主要技術(shù)指標(biāo)不明確，影響了自動(dòng)化系統(tǒng)配置的科學(xué)性和合理性。而在其他行業(yè)，如水電行業(yè)，國(guó)家有關(guān)部門早已經(jīng)頒布了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)該行業(yè)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和實(shí)施起到了積極的促進(jìn)作用。2.3專著和文章問題我國(guó)供水行業(yè)的自動(dòng)化起步較晚，總體發(fā)展水平也不高，致使在供水自動(dòng)化方面發(fā)表的文章數(shù)量有限，總體質(zhì)量也不太高，出版的專著更少，既不利于在實(shí)施自動(dòng)化時(shí)提供必要的理論指導(dǎo)和技術(shù)參考，也不利于行業(yè)內(nèi)的技術(shù)交流和經(jīng)驗(yàn)交流，影響了自動(dòng)化知識(shí)普及和提高的速度。而在其他行業(yè)，如電力，除有大批專著可供參考外，還有大量的文章可供參閱。另外，每年還舉行眾多的技術(shù)研討會(huì)和交流會(huì)，這對(duì)提高該行業(yè)的自動(dòng)化水平起了很大地推動(dòng)作用。當(dāng)然，這與該行業(yè)從業(yè)人數(shù)多、技術(shù)力量雄厚、期刊數(shù)量大等多種因素有關(guān)。2.4設(shè)計(jì)中存在的一些具體問題水廠的生產(chǎn)過程是一個(gè)較為復(fù)雜的連續(xù)過程，對(duì)于其自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求較高，涉及眾多技術(shù)和設(shè)備，設(shè)計(jì)本身具有一定的難度，故在有些水廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)中存在的問題較多，影響了自動(dòng)化功能的發(fā)揮，甚至影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（1）缺乏統(tǒng)一的發(fā)展規(guī)劃。在有些水廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，對(duì)控制系統(tǒng)的持久性和未來發(fā)展規(guī)劃一致性考慮不夠全面，導(dǎo)致控制系統(tǒng)開放性和擴(kuò)展性不夠，造成系統(tǒng)很快落后于生產(chǎn)發(fā)展的需要。（2）功能設(shè)置過于復(fù)雜。在有些水廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，由于片面追求高標(biāo)準(zhǔn)，致使功能設(shè)置過于復(fù)雜，而忽略了水廠的實(shí)際工藝情況和管理水平，使系統(tǒng)的故障率增高，而維護(hù)管理又跟不上，導(dǎo)致關(guān)鍵工藝的自動(dòng)控制得不到保證。（3）功能設(shè)置過于簡(jiǎn)單。在有些水廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，工藝過程的功能設(shè)置過于簡(jiǎn)單，達(dá)不到控制要求，特別是關(guān)鍵工藝的控制要求，造成雖有自動(dòng)化系統(tǒng)，但關(guān)鍵工藝(如投藥等)仍由手動(dòng)完成的現(xiàn)象，失去了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的實(shí)際意義。（4）設(shè)置過多的手動(dòng)功能。有些設(shè)計(jì)為了在自動(dòng)化系統(tǒng)故障時(shí)不影響生產(chǎn)，而設(shè)置了過多的手動(dòng)操作功能，從設(shè)計(jì)上就將自動(dòng)化系統(tǒng)置于可有可無的地位，既造成了設(shè)備的重復(fù)投資，也使生產(chǎn)人員產(chǎn)生了不正確的依賴心理，加上運(yùn)行管理改革力度不夠，出現(xiàn)了自控設(shè)備擱置不