縣級自來水廠自動化控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn) 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水對人民生活與生產(chǎn)的影響日益加強，對供水的質(zhì)量與安全可靠性的要求不斷提高，人們也更加重視自來水廠自動化控制系統(tǒng)的研究。本文對此進行了探討。 關(guān)鍵詞：自動化；控制；自來水廠 TU991.35 A 引言：農(nóng)村縣級飲水安全工程是我國跨 “ 十一五 ”和 “ 十二五 ” 兩個五年計劃在全國統(tǒng)一實施的一項解決數(shù)以億計的農(nóng)民飲水不安全問 題的民生工程，由于我國農(nóng)村的自然地形地貌的變化起伏大，村莊分布稀疏，農(nóng)民居住分散等特點，在 “ 十一五 ” 期間，許多工程實施以飲水不安全的行政村為單位，建造了眾多的規(guī)模較小的小水廠。雖然解決了農(nóng)村供水問題，但卻陷入了規(guī)模小、設(shè)備簡易、水質(zhì)不達標、管理差、供水不正常，水費收繳難度大等問題之中，致使許多工程未到 “ 十一五 ” 末就停止了運行。如何解決農(nóng)村供水問題，成為現(xiàn)階段研究的重點。 一、水廠制水工藝流程介紹 （一）自來水水廠的工藝流程 自動化控制系統(tǒng)在自來水水廠凈化水的過程中主要是服務(wù)于工 藝流程的。一般來說自來水廠主要分為以下幾個工藝過程： （ 1）取水： 通過多臺大型離心泵將江、河、地表等處的水抽入自來水水廠。當然也有部分小水廠是通過高度差自流進入水廠的。 （ 2）混凝： 包括混合與絮凝，即原水投入混凝劑后進行充分反應(yīng)，并排出反應(yīng)后沉淀的污泥。自藥劑與水均勻混合起直到大顆粒絮凝體形成為止，整個稱混凝過程?；炷齽┛砂阉胁灰壮恋淼哪z粒及微小懸浮物脫穩(wěn)、相互聚結(jié)，再被吸附架橋，從而形成較大的絮粒，以利于從水中分離、沉降下來。一般通過機械混合過程來完成，混合的 目的是通過水力、機械的劇烈攪拌，使藥劑迅速均勻地散于水中。 經(jīng)混凝反應(yīng)處理過的水通過道管流入沉淀池，進入凈水第二階段。 （ 3）沉淀： 水流入沉淀區(qū)后，沿水區(qū)整個截面進行分配，進入沉淀區(qū)，然后緩慢地流向出口區(qū)。水中的顆粒沉于池底。絮凝沉淀的污泥經(jīng)不斷堆積并濃縮，定期排出池外。 （ 4）過濾： 過濾一般是指以石英砂等有空隙的粒狀濾料層通過黏附作用截留水中懸浮顆粒，從而進一步除去水中細小懸浮雜質(zhì)、有機物等，使水澄清的過程，整個過濾處理是在濾池中進行的。 （ 5）濾后消 毒處理 水經(jīng)過濾后，濁度進一步降低，同時亦使殘留細菌、病毒等失去渾濁物保護或依附，為濾后消毒創(chuàng)造良好條件。消毒并非把微生物全部消滅，只要求消滅致病微生物。雖然水經(jīng)混凝、沉淀和過濾，可以除去大多數(shù)細菌和病毒，但消毒則起了保證飲用達到飲用水細菌學指標的作用，同時它使城市水管末梢保持一定余氯量，以控制細菌繁殖且預防污染。消毒的加氯量（液氯）在 1.0-2.5g/m3 之間。主要是通過氯與水反應(yīng)生成的次氯酸在細菌內(nèi)部起氧化作用，破壞細菌的酶系統(tǒng)而使細菌死亡。 （ 6）送水：多臺大型離心泵將自來水以一定 的壓力和流量送入供水管網(wǎng)。 二、 自來水水廠的自動控制 （一）生產(chǎn)工藝流程中的自動控制 如果把自動控制系統(tǒng)中的 PLC 看作系統(tǒng)的大腦，那么在線儀器儀表就是自動控制系統(tǒng)的眼睛了。正是有眼睛看到了流量、 PH 值、濁度、余氯等等指標，才使系統(tǒng)進行自動控制成為可能！自來水廠的工藝特點是各工藝單元既相對獨立，同時各單元之間又存在一定的聯(lián)系。正因為各工藝單元相對獨立，因此通常將整個工藝按控制單元劃分。正是如此在線儀器儀表也是如此布置：例如進場原水的水質(zhì)監(jiān)測就集中包含了，流量計、 PH/T 儀、濁度 儀等，相應(yīng)的各構(gòu)筑物所需的在線儀器儀表也是如此。 當然光有眼睛看是不夠的，自動化控制系統(tǒng)還需要手、腳（即執(zhí)行機構(gòu)）來完成控制。這就是自來水水廠內(nèi)的電動控制設(shè)備了，它們采用就近控制原則，在設(shè)備集中區(qū)分別設(shè)置不同的 PLC 站對該區(qū)域設(shè)備進行監(jiān)控，再通過通訊網(wǎng)絡(luò)，各 PLC 站之間進行數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)整個水廠的自動化控制。在控制單元內(nèi)， PLC 站實現(xiàn)對該單元內(nèi)設(shè)備的自動控制。這樣的優(yōu)點是使控制系統(tǒng)更加可靠，當某一控制單元發(fā)生故障時不會嚴重影響其它單元的自動運行，同時由于單元內(nèi)控制設(shè)備、檢測儀表就近相連，減少 了布線成本。 一般根據(jù)土建設(shè)計，將水廠自動化控制系統(tǒng)按設(shè)備位置情況及功能進行組織分配，分為如下一些控制站點。 （ 1）中央控制室站點：對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控和調(diào)度，同時留有四遙（遙測、遙信、遙調(diào)、遙控）系統(tǒng)接口，與上層管理系統(tǒng)進行通訊。 （ 2）配電室控制站點：對高壓及低壓配電系統(tǒng)進行監(jiān)控。 （ 3）取水泵房控制站點：取水泵、真空泵、潛污泵及軸流風機等進行監(jiān)控。 （ 4）送水泵房控制站點：對送水泵（變頻恒壓供水）、潛污泵等進行監(jiān)控。 （ 5）各構(gòu)筑物控制站點：對 構(gòu)筑物范圍內(nèi)的電控設(shè)備，在線儀器儀表等進行監(jiān)控。 （ 6）加藥控制站點：對加藥系統(tǒng)進行監(jiān)控。 （ 7）加氯控制站點：對加氯系統(tǒng)進行監(jiān)控（消毒系統(tǒng)）。 （ 8）濾池恒水位控制及濾池反沖洗控制。 在實際工程當中，當控制站點較近時，可以將某些站點合在一起，當然根據(jù)功能及控制規(guī)模大小，有些站點可以設(shè)為從站或遠程站點。 （二）安防監(jiān)控系統(tǒng)的自動控制 最近一些年來，有把安防監(jiān)控系統(tǒng)加入自動化控制系統(tǒng)的趨勢。作為提供公共資源的自來水水廠往往把安防監(jiān)控系統(tǒng)當作一個子控 制站納入自動化控制系統(tǒng)，從而方便管理，便于操作。 總的來說自來水廠自動化控制系統(tǒng)主要能夠完成 1. 實時監(jiān)控各項進出廠水和廠內(nèi)生產(chǎn)水的指標。 2. 通過自動控制加藥加氯系統(tǒng)保證水質(zhì)指標的穩(wěn)定，合格。 3. 通過自動控制或遠程控制，操作、調(diào)節(jié)電動設(shè)備，降低勞動強度，減少人員誤操作，提高效率。 二、自來水廠自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計 1、總體結(jié)構(gòu) 水廠的控制系統(tǒng)可以分為三個層次：管理層、主控層和現(xiàn)場控制層。管理層主要完成水廠調(diào)度運行的遠程監(jiān)視、自動化數(shù)據(jù)查詢、頻信息查詢等功能，一般 不直接參與到系統(tǒng)的運行控制。主控層對水廠的生產(chǎn)及各站點進行實時監(jiān)控，它是系統(tǒng)的信息采集和控制的核心。主要包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、水源監(jiān)測工作站、水廠檢測站、交換機、外圍設(shè)備、多串口服務(wù)器、 UPS、 GPS 等。通過采集到各站點的數(shù)據(jù)信息，進行數(shù)據(jù)分析，負責水廠運行的監(jiān)視、視頻監(jiān)控、遠方控制、調(diào)度指揮以及完成必要的管理功能，并向管理層發(fā)送必要的數(shù)據(jù)和信息?，F(xiàn)場控制層主要包括四個部分：水源監(jiān)控系統(tǒng) :位于水源地深井泵配電間，對深井泵的啟停進行實時監(jiān)控，利用監(jiān)控裝置監(jiān)控深井水位、水泵流量、水泵電動機、電流、電壓等；消毒監(jiān)控 系統(tǒng)：位于水廠的消毒間，對發(fā)生器的啟停進行實時監(jiān)控，利用監(jiān)控 PLC 裝置監(jiān)控藥劑投加量、閥門啟閉、電流、電壓等；供水監(jiān)控系統(tǒng)：位于水廠控制室，對變頻調(diào)速器、送水泵進行實時監(jiān)控，利用監(jiān)控 PLC 裝置監(jiān)控水質(zhì)參數(shù)、水泵流量、管網(wǎng)壓力、電氣參數(shù)等；視頻終端：主要包括安裝在水源地井群、水廠中控室、水廠泵房及水廠廠區(qū)的各種攝像機、配件等。 2、水質(zhì)檢測技術(shù) 水處理中的自動檢測技術(shù)，即水質(zhì)檢測技術(shù)是保證供水和排水水質(zhì)的重要手段，也是指導水處理工藝運行過程的重要依據(jù)，隨著自動化技術(shù)、機械制造技術(shù)等方 面的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的新型自動化檢測儀表。目前使用的水處理自動化儀表包括流量、水位、溫度、壓力儀表以及水質(zhì)測量分析儀表，如 pH 測量儀、流動電流檢測儀、漏氯報警儀、余氯分析儀、高低濁度在線檢測儀等。在流量測量方面，除了傳統(tǒng)的電磁流量計外，還出現(xiàn)了大量非接觸式儀表。水位測量儀表是水處理中另一類使用廣泛的檢測儀表，濾池、清水池、格柵配水井、配礬等處都要用到，主要有差壓式、靜壓式、吹氣式、浮子式、靜電電容式、以及超聲波等類型。檢測儀表是實現(xiàn)水廠自動化的基礎(chǔ)，在日本等發(fā)達國家不僅大面積使用現(xiàn)有成熟儀表外，還不斷開 發(fā)出新的檢測儀表并發(fā)展相關(guān)的檢測技術(shù)，不斷擴大檢測范圍，提高檢測精度。 3、水處理控制技術(shù) 隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及光電技術(shù)等相關(guān)學科的發(fā)展，近十年來工業(yè)自動化在各個方面都發(fā)生了深刻的變化，包括自動化感應(yīng)部件、各種檢測傳感器、變送器、各種間接測量設(shè)備、各種執(zhí)行機構(gòu)等底層設(shè)備，以及自動回路調(diào)節(jié)器、自動控制單元、各種大小型裝置控制系統(tǒng)乃至綜合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)等。隨著水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，對于水質(zhì)指標的控制與水處理效率的要求也在不斷提高。新工藝、新設(shè)備的廣泛應(yīng)用一方面提高了水處理能力，另一方面 也對整個系統(tǒng)的控制、協(xié)調(diào)提出了更加嚴格復雜的要求。常規(guī)控制手段已經(jīng)成為水處理行業(yè)中的薄弱環(huán)節(jié)之一，需要在現(xiàn)有工業(yè)自動化已經(jīng)取得的成果基礎(chǔ)上研究、設(shè)計、投用適合于水處理行業(yè)的先進控制系統(tǒng)。由于水處理系統(tǒng)（特別是混凝投藥和加氯控制過程）是一個大遲滯、非線性、時變的復雜系統(tǒng)，系統(tǒng)建模困難，很難控制好。因此各種先進的控制算法不斷提了出來。雖然各種先進的控制理論和算法不斷被提了出來，但是在實際的應(yīng)用過程中，尤其是中小型水廠自動化控制系統(tǒng)中，經(jīng)典的控制理論仍有著廣泛的應(yīng)用空間。因此本文在研究水廠自動控制理論方面，側(cè)重于 經(jīng)典控制理論及其應(yīng)用。 結(jié)束語： 隨著科學的不斷進步，建立一個供水系統(tǒng)的綜合自動化系統(tǒng)成為可能。在現(xiàn)代化的大型水廠中，除了采用先進的設(shè)備和控制技術(shù)對廠區(qū)內(nèi)部進行有效控制和管理外，還要求實現(xiàn)對一個城市或地區(qū)整個供水系統(tǒng)的綜合自動化管理。 參考文獻： 1龔莉 .變頻器在水處理行業(yè)中的應(yīng)用 .機電信息，2002(16). 2楊東平 .變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)綜述 .南寧職業(yè)技術(shù)學院學報， 2004， 9（ 3） . 3陳澤恩 .淺談水廠自控系統(tǒng)建設(shè)中數(shù)據(jù)庫設(shè)計若 干問題 J；四川建材 文檔資料：縣級自來水廠自動化控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn) 完整下載 完整閱讀 全文下載 全文閱讀 免費閱讀及下載 閱讀相關(guān)文檔 :無功功率補償技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用探討 小議風景園林工程中大樹移栽技術(shù) 纖維封層技術(shù)在公路養(yǎng)護中的應(yīng)用研究 現(xiàn)場施工管理在公路工程中的運用探究 萬安縣 50 年氣候變化特征分析 我國公路路基工程施工流程探究 土建工程項目中的安全管理研究 輸變電工程質(zhì)量管理現(xiàn)狀及對策研究 屋面防水工程施工質(zhì)量問題分析 我國目前市政工程施工的存在問題及 對策 鐵路橋梁連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)