哈尔滨供水集团有限责任公司 黑龙江哈尔滨 15000
摘要：在我国进入21世纪的新时期，经济在迅猛发展，社会在不断进步，水是生命之源，供水是对国计民生都有重要影响的一个产业。随着经济的不断发展，人们生活质量的不断提高，对自来水水质的质量要求也逐渐提高。而使用自动化控制系统，可以有效保证水厂供水的稳定性、连续性和安全性。基于此，该文对水厂自动化控制与仪表系统的技术进行分析。
关键词：水厂自动化控制；仪表系统；技术分析
引言
在现代化水厂中，随着用水量的不断增加，对于水质也提出了更加严格的标准和要求，根据评价结据进行针对性的调整和改进，从而为生产进行科学指导，提高资源利用效率，使水质更加清澈，满足人们的基本生活需要，为人们的健康提供保证。仪表可以保持长时间的工作状态，可以在短时间内对事故进行有效的处理。
1中小水厂自动化控制的优越性
水厂中引入自动控制技术的优越性体现在以下几个方面：①实现了水泵房的无人值守，只需留下部分巡查及相关值班人员即可，不仅便于人力资源的管理，而且大大降低了支出成本，提高了工作效率。②节约用水。自动化控制模式下，可以根据水池的储水量、用户反馈的用水信息，实现水泵的自动开停控制，保证供水量补给的及时性，有效防止人工调水过程中导致储水量过少或水过多溢出的问题，大大节约了水资源。③自动判断故障。自动化控制过程中，由于用水量及水泵出水量都是一定的，因此，根据特定的用水量及出水量即可判断出供水管道是否出现跑水现象；并且远程监控系统还可以对跑水地点进行分析与检修；此外，还可以分析配电柜、电流等参数对水泵出水量的正常与否做出判断，从而分析水泵的运转状态等，这些均有效提高故障排除的时效性，降低故障成本。④实现水费的自动收缴。自动控制系统中包括超声波流量计模块，一些大用户的用水信息可以直接反馈至主控制，并且可以根据不同时期进行统计，自动出票收费，提高了水费收缴的准确性及效率，从而有效提高用户满意度。
2水厂自动化控制与仪表系统的技术分析
2.1流量计
自来水厂中常见的流量计包括电磁流量计和超声波流量计。电磁流量计是应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。其测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响。超声波流量计分为捆绑式和插入式，是通过检测流体流动对超声脉冲的作用以测量流量的仪表。采用时差式测量原理，一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个探头接收到，同时第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差，根据推算可以得出流速和时间差之间的换算关系，进而可以得到流量值。
2.2滤池及反冲洗
控制滤池正常工作过程中需要保持一个恒水位过滤，进水量变化、过滤周期、待滤水浊度等因素均会对滤池水位变化产生直接影响。由于要求待滤水量与滤后水流量基本恒定才能保证滤池恒水位，因此，要保证各个滤格的水位保持恒定。采用PID闭环控制可以根据滤池水位的实际变化对清水阀的开度进行实时控制，将对水量变化产生影响的各个条件转换为对滤格水位的控制。滤格水位控制是一个典型的PID闭环控制系统，其具体控制过程如下：根据设定值及过程变量输入之间的误差，PID方程经过运算后输出附加处理程序，传送输出信号，然后传输至控制阀，PID方程的参数可以调整，从而实现整个滤格水位的控制。整个过程中，实际水位与设定水位的差值与输出的开度成正比关系，而一定累积时间内水位上升的速度、实际水位与设定水位的差值等因素共同决定开度增大数值的大小。反映在实际生产中，即进水流速度与清水出水阀的开度成正比，即进水流速越快，清水出水阀开度越大。PID方程计算的主要作用是保证受控的过程量保持在设定范围内，而输出处理程度则是将PID方程的运输输出向清水阀输送。
2.3浊度计
浊度计是对水体浑浊度进行测量的主要仪表，可以分为不同的类型，液体在平行光中进行传播时，液体保持清洁性，则不会对平行光的传播方向产生影响，但是如果存在悬浮颗粒物，就会改变平行光的传播方向，使光发生折射作用，光电浊度计需要对不同光之间的关系进行整合和分析，针对性的进行测量。对水中分泌物以及光线的影射范围等进行深度的剖析，以平行光作为研究的基础，进行深度的分析，使光可以发生不同程度的变化，同时还可以对不同的光信号在电路的输出下，进行扩大和针对性的处理，并按照固定的比例对液体浊度进行准确的计算。
2.4中控系统
在中控系统中主要由监控计算机、生产管理计算机、激光打印几部分构成，这几部分也是整个中控系统的核心，为了能够保证水厂运行的安全性、稳定性，必须在实际的运行中保证中控系统的有效运行。中控系统能够将模拟画面显示出来，中控室中的电脑能够将系统中各个设备连接起来，这样就能够对系统中各设备进行实施监控，保证各设备运行的高效性。即使在运行中出现问题，也能够及时进行解决，保证水厂运行的稳定性。此外，中控系统还可以对水厂运行的参数进行监控，一旦发现参数不能满足相应的需求，应当及时进行调整。DCS集散控制系统可以利用I/O模块远程控制PLC键，这样就能够对水厂中各个操作情况进行实时控制，保证各个设备参数的正确性，即使出现问题，也能够及时进行调整。中控室通过对上限参数和下限参数的控制，能够实现远程控制的目标。
2.5压力变送器
压力变送器是一种压力传感器，接受压力变量，然后依据一定比例转换成标准信号，最后将标准信号输出的仪表。压力变送器主要将液体的物理压力参数转变成标准的电信号传送给数显表。其工作原理是将采集到的压力信号传递到电子设备，就是将水压的力学信号转变为电流，由于电子信号与电流大小成正比，因此可通过隔离片及原件内的填充液压传送至测量膜片的两侧。
3中小水厂自动化技术应用的局限性
虽然自动化技术有着诸多优越性，但是对于很多中小水厂而言，在实际应用过程中还存在以下几个方面的问题：1）投资问题。由于中小水厂规模小，在设备资金方面的投入十分有限，因此，自动控制系统的建设不可一蹴而就，而是要有计划、有重点的分批进行。2）中小水厂人才队伍整体素质相对较低，而自动化系统及设备对操作者的专业能力要求较高，很多水厂的老员工缺乏必要的技术知识，对自动化技术的掌握不够熟练，从而影响到设备的正常维护与保养，导致系统中各类仪表精度降低，设备故障率提高，因此，中小水厂引进自动化技术过程中，人才队伍的建设是阻碍其发展的瓶颈问题。3）自动控制系统大大解放了水厂工作人员的劳动力，提高了工作效率及效果，但是久而久之工作人员会对自动化技术产生过度依赖的思想，忽视岗位跟踪监视和生产现场巡视，不再进行已形成习惯的例行检查，从而导致系统、设备存在安全隐患。4）水厂自控设备本身存在各类问题，比如设备质量、配套及备品、备件问题等，导致这些设备出现质量问题的因素有多种，但是，一旦系统中某个设备发生故障，则整个系统的正常运行就会受到影响。
结语
综上所述，水厂通过对自动化控制系统的应用，能够在很大程度上提高其生产的安全性，同时也能够提高其效率，能够促进水厂稳定发展。自动化系统能够使水厂实现实时监控和自动化运行，同时还能够对生产中出现的问题进行及时反映，并能够及时解决，保证了水厂能够安全运行，提高其生产效率，此外，工作人员的工作效率也在一定程度上有所提高，改善了水厂传统的运行模式，促进了水厂的发展。
参考文献:
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