水厂中电气自动化的应用与维护
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摘要：水资源一直是我国宝贵的资源之一，随着时代变迁，我国人民用水需求在不断地增加，自来水厂的压力越来越大，甚至部分自来水厂已经无法满足日趋增加的用水需求。针对这种现状，自来水厂需要作出改变，不断创新生产技术。自动化技术的应用正好解决了这一燃眉之急，我国自来水厂开始应用电气自动化技术，有效地提高了自来水厂的生产效率。但是，自动化技术在实际应用中还存在不足和缺陷，需要进一步地进行完善和加强。针对电气自动化设备也需要做好日常维护管理工作，定期进行维修，确保电气自动化设备正常运行。
关键词：自来水厂；电气自动化；应用；维护
一、实例分析
（一）实例简介
以某水厂为例，该水厂占地面积共有3.5万平方米，整个水厂的净水能力为10万吨，水厂主要包括水源泵站、生产厂区、和输配水管網几个部分。整个水厂各运行环节都采用了当前电气自动化技术，大大提升了运行效率。
（二）电气自动化组成
自来水厂中的电气自动化系统共包括三部分，1.信息管理层，该部分主要是由多种类型的计算机组成，采用光纤冗余环型结构，其中有自来水厂操作员站、工程师站、运行服务器、历史数据服务器、工业以太网交换机、UPS和投影显示系统等。2.监控层，主要是由PLC主站组成的，主干网络采用光纤冗余单环网结构。3.现场控制层，主要由PLC主站下属子站和被控设备智能控制器组成，采用现场总线组网。
（三）电气自动化设备
1.安防设备
随着社会经济的发展和技术的进步，监控系统作为安保的重要技术手段已经应用到各行各业。安防设备里面有视频监控系统和电子围栏报警系统。视频监控系统由前端摄像部分、数字硬盘录像机、矩阵主机和监视器组成，采用点对点的网络架构。电子围栏报警系统由主机控制部分和前端围栏部分组成。当异物入侵时，对应电子主机报警，报警信号通过联动设备输入到矩阵，处理中心接到报警后，联动预置的摄像机指定到报警场所，同时通知值班人员处理警情，杜绝事故发生。
2加药自动投加控制
水厂在对源水进行处理时，出水中游离氯、浊度、锰的含量是检测水质的重要标准。水厂常规加药工艺有次氯酸钠投加系统、聚合氯化铝投加系统、高锰酸钾投加系统，石灰投加系统。采用的是罗克韦尔公司的PLC模块与科隆流量传感器、液位开关、进药阀门、出药计量泵等设备进行连接，组成加药自动投加系统。该系统的工作原理在于，通过检测外部进水流量和各个水质指标，利用流量比例控制法，自动控制药剂的投加量，从而对出水的各个指标进行控制。该系统也可以根据反馈的信息来纠正运行中存在的偏差，从而具有较强的抗外界干扰能力。在此氯酸钠的自动投加闭环控制系统中，根据水厂水质特点建立出水余氯指标和投加次氯酸钠计量的数学控制模型，即：根据不同的季节变化由于水质的不同计算出对应投加的次氯酸钠的量，然后将该数学控制模型固化到PLC控制系统。当PLC 接受到在线检测仪发出的余氯数据后将和系统内部的数学控制模型进行比对，输出对应的控制信号，经过数模转换后控制变频加药泵调节次氯酸钠的投加量。同时系统会根据出水余氯信号的变化实时自动调节加药泵的频率从而调节次氯酸钠的投加量。
3水厂滤池工艺反冲洗
滤池的电气自动化控制系统采用现场监控和远程监控结合。智能设备就地安装与监控系统通过通信线连接，因此节省大量控制电缆，和安装维护工作量，从而降低成本。滤池设PLC子站，每个滤池独立控制运行，与主站通过以太网通讯，接受其远程控制，协调各滤池自动反冲顺序，大大提高整个系统的可靠性。滤池运转根据水位，通过PID调节清水阀的开度，实现滤格恒水位过滤。根据滤格液位、过滤时间、滤格水头损失设定值和浊度值等多种控制方式确定是否进行反冲，并向主站发出反冲申请。主站根据反冲机组和鼓风机组的累计运行时间，自动选择运行时间最小的无故障水泵机组或鼓风机组，实现设备均衡工作。
4.智能控制器
首先，要对压力进行测试，实例中的水厂采用的是西门子7MF4033压力表。该压力表具有用户界面友好、测量精度高等优点，运行过程中可以通过控制键、HART通讯、PROFUSE-PA等对其参数进行设定。7MF4033压力表广泛的功能，使得其被广泛应用于水厂生产中。虽然7MF4033压力表有非常多的设定选项，但是操作仍然简单。其次，需要对流量进行监测，在此过程中使用的是OPTLFLUX2000F流量计。此外，还使用HACH的PH仪，对水的PH值进行测定。使用FT660低量程浊度仪和1720E浊度仪，对水体含有的微量不溶性悬浮物质的量进行检测。
5.集散控制系统应用
系统采用的是基于PLC的分散控制，集中管理，数据共享的集散控制系统。主要就是中央控制室管理整个水处理流程的运行、实现全厂的运行监视、生产调度、质量管理和数据服务。现场控制站完成各工艺段以及功能区域的工艺数据采集、工艺设备控制，工艺过程协调。集散控制系统的应用，有助于电气系统自动化对自来水厂的各个环节进行高效控制和管理，并针对里面的问题进行适当调制，妥善地协调好设备跟设备、线路跟设备、线路跟线路之间的关系。
二、自动化设备维护
不论是哪种自动化设备，只要经过长时间地运行，都会产生一定的磨损和故障，自来水厂的工作人员如果对这些故障没有加强重视，始终抱有侥幸心理，长期下去，电气自动化设备会受到更加严重的损坏，最终导致无法正常运行，缩短了自动化设备的使用寿命。为了让这些自动化设备能够发挥出作用，需要对其进行维护。本文针影响自动化设备因素进行详细研究，可以分为以下几点：1.电气自动化设备使用时间过长，很多设备零件都已经出现磨损状况，但是在市场上却无法找到这些相配的零件，因此无法进行更换，导致自动化设备问题不断加重。2.由于自动化技术使用过程中，对自动化设备地损耗十分严重，更换的频率很快，但是采购人员在市场上却很难购买到相同型号的配件，于是就选择类似的配件，但是却没有同种型号配件效果好。3.电气自动化配件的采购渠道一直受到限制，采购人员购买配件时无法买到相同类型的配件。只有做好自动化设备的日常维护工作，定期对这些设备进行检查和维修，才能确保自动化设备正常运行。一旦发生故障，检查人员一定要及时找到故障位置，并进行解决，尽量降低对自动化设备的损耗程度，这样才能有效延长自动化设备使用寿命，让自来水厂工作有序进行。同时针对工作人员，自来水厂也要对人员进行定期培训，要提高员工对自动化控制理论知识、自动化控制系统分析等方面的理解，提高员工维修自动化设备的技术水平。
三、电气自动化技术的发展前景
当前阶段，我国经济市场中外资企业所占比例在不断地增大，外资企业跟国有企业相比，拥有雄厚的资金实力，同时还拥有先进的电气自动化技术和设备，导致我国的企业面临严峻的挑战。随着自动化技术不断发展，企业的自动化水平已经成为该企业的立足优势，因此需要提高企业的自动化水平。我国电气自动化技术经过长时间发展，已经取得良好的成果，应用的范围也在不断增加。为了更好地促进我国电气自动化技术的发展，可以引用目前先进的网络技术，实现自动化网络管理，不断提升自动化水平质量。我国自动化技术地应用已经有多年历史，经过好几个发展阶段，例如观测阶段、人为反应阶段、自动测量自动反应阶段等。而如何做到自动化管控一体化，做到智能控制则成为当下研究重点。
结语：
在自来水厂中利用自动化技术，可以有效提高自来水厂的供水稳定性，对自来水厂地发展和立足有着积极作用。因此，为了更好地发挥电气自动化技术的作用，需要提高电气自动化技术水平和质量，做好电气自动化设备地维修工作，提高自动化技术应用人员的技术水平，进而促使电气自动化技术步向新的高度。
参考文献
[1]王铁军. 水厂中电气自动化的应用与维护[J]. 山东工业技术，2018，No.266（12）：172.
[2]董生滨. 电气自动化在水厂中的应用及维护分析[J]. 城市地理，2016（20）.
（作者单位：临海市东部供水有限公司）
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