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自来水厂生产过程的自动化设计研究
更新时间:2016-12-07 作者:左敦晨

近年来,我国经济快速发展,各个领域的用水需求大幅上涨,而大范围的水质污染,也使得自来水厂生产过程的自动化设计更加紧迫。通过优化和完善自来水厂生产过程的自动化设计,提高自来水水质,满足人们的日常生活需求。

1自来水厂的生产工艺

不同的自来水厂实际情况不同,但是基本的生产工艺是相同,主要包括取水、药剂调配和投放、混凝、平流沉淀、过滤沉淀和送水。

第一,自来水厂取水是指将地表、河、江等位置的水,通过大规模的离心泵抽入自来水厂的净水箱中。

第二,自来水厂调配和投放药剂,根据自来水水生产的工艺要求,调配合适的药剂投入净水箱中,并且加入适当的氯气,充分发挥消毒和混凝的目的。

第三,混凝,混凝生产工艺主要包括絮凝和混合,在自来水厂取来的源水中投入适量的混凝剂,而后发反应,经过沉淀后产生污泥。

第四,源水和混凝剂发生反应后,水流低速流过沉淀区域,使水中的悬浮颗粒快速沉淀,并且将沉淀污泥排出。

第五,过滤沉淀,自来水通过石英砂后,除去水中的悬浮杂质,净化水质,为了保障自来水水质,工作人员还要定期冲洗石英砂。

第六,送水,大规模离心泵以一定的流量和压力将自来水送入水厂的供水管网,实现自来水厂供水。

2自来水厂生产过程的自动化设计

2.1总体设计

自来水厂生产过程的电气自动化控制系统主要分为现场控制层、主控层和管理层。

现场控制层又包括:其一,视频终端,主要是指安装在自来水厂厂区、水厂泵房、水厂中控室、水源地井群等位置的摄像机。其二,位于自来水厂控制室内的供水监控系统,实时监控送水泵和变频调速器的运行情况,通过PLC监控设备监控电气参数、管网压力、水泵流量、水质参数等。其三,位于自来水厂消毒室的消毒监控系统,实时监控发生器的启停状态,通过PLC监控设备监控电压、电流、阀门启闭以及药剂投放量等;其四,位于自来水厂深井泵配电室的水源监控系统,实时监控深井泵的启停状态,通过检测设备监控电压、电流、水泵电动机、水泵流量、深井水位等。
主控层主要负责自来水厂生产过程中对各个站点的实时监控,其是整个控制系统信息控制和采集的核心部门,包括GPS、UPS、多串口服务器、外围设备、交换机、水厂监测站、水源监测站、数据库服务器等,实时采集各个站点的数据信息,进行分析计算,对整个自来水厂生产过程进行远程控制和视频监控,从而进行调度指挥,实现生产管理,并将相关数据信息发送到管理层。管理层不直接参与自来水厂生产过程的监控操作,主要负责查询视频信息、查询自动化生产信息、远程监视自来水厂调度运行情况等。

2.2自动化水质检测系统

自动化水质检测系统是自来水厂生产过程中确保排水和供水水质的重要模块,也是自来水处理过程中一个关键工艺。随着机械制造技术、自动化技术的快速发展,各种现代化自动化检测仪表不用涌出。当前,自来水厂生产过程中使用的自动化仪表主要包括压力、温度、水位、流量仪表和水质检测分析仪器,如高低浊度检测仪、余氯检测仪、漏氯报警仪、流动电流检测仪、PH测量仪等。在自来水流量测量过程中,使用非接触式仪表、电磁流量计和水位测量仪,水位测量仪是自来水处理过程中的一个重要检测仪表,被广泛的应用在配矾、格栅配水井、清水池、滤池等,水位测量仪表还包括超声波、静电电容式、浮子式、吹气式、静压式、差压式等多种类型。自动化水质检测系统是自来水厂生产过程自动化设计的重要基础,通过引进先进的检测技术和检测仪表,进一步提高水质检测精度,扩大检测范围。

2.3自动化水处理控制系统

近年来,各个地区的用水形势严峻,对于水处理效率和水质控制提出了更高的要求。各种新设备、新工艺在自来水厂的应用,提高了自来水厂的水处理能力,同时对于自来水厂整个生产过程的协调控制也面临着巨大的考验。当前,传统的控制手段和控制技术已经难以满足自来水厂的水处理要求,现代化自来水厂需要建立自动化水处理控制系统,应用经典控制理论,构建自动化水处理控制模型,全面控制加氯和药剂投放过程,实现时变、非线性的水处理控制系统。

2.4变频节能系统

用水量变化大是自来水生产行业面临的常见问题,在不同时段、不断季节,各个地区的用水量需求存在很大差别,有着明显的用水低谷和高峰特征,因此自来水厂要构建变频节能系统,随着用户用水量的变化,及时调整自来水厂送水系统的送水压力。变频器作为一种现代化的调速设备,具有较高的可靠性,调速范围较广,并且具有明显的节电效果。自来水厂变频节能系统可以通过变压变量或恒压变量方式实现变频节能供水,变压变量变频节能供水是指根据用水量的需求变化,调节变频器的供水压力和转速,实现良好的节能效果。

2.5机电一体化

自来水厂生产过程的机电一体化设计,将传统的过滤、沉淀、混凝等净化工艺集成在一个设备中完成,不仅占地面积,而且便于安装维护。自来水生产过程机电一体化引进自动反洗、自动排泥、复合滤料、斜板稳流等先进工艺,克服传统净水设备操作管理复杂繁琐的缺点,实现自动化、节能、高效的生产过程。

3结束语

随着现代化科学技术的快速发展,自来水厂生产过程的自动化设计要积极引进先进的控制技术和设备,加强对自来水生产过程的管理和控制,完善自来水厂生产过程综合自动化系统,实现自来水生产的管控一体化,提高自来水生产质量和生产效率,降低能耗,推动社会的可持续发展。

 

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