提要 通過對(duì)海凈水廠實(shí)現(xiàn)給水自動(dòng)化集中控制，加強(qiáng)對(duì)海凈水廠的運(yùn)行管理，提高勞動(dòng)效率和改善設(shè)備狀態(tài)。
關(guān)鍵詞 凈水廠 集中控制技術(shù) 遙測 遙信 遙控 遙調(diào) 遙視
Summary: Through the central controlling of the water supply automation in the Hailaer Water-purification Plant, we will strengthen our management, as well as improve our work efficiency and device status.
Keyword: Water-purification Plant, Central Control Technique, bbbemetering, Remote Signaling, Remote Control, Remote Regulating, Remote Vision.
概述
目前，給水集中控制技術(shù)是供水的發(fā)展方向，是鐵路減員增效、節(jié)能降耗的必然需要，更是供水達(dá)到國家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的必要條件。取消手工進(jìn)行水處理設(shè)備操作和憑工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)度，全面采用高科技手段，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)為鐵路給水工作服務(wù)，向科技要效率、要效益已成為大勢所趨。通過實(shí)施這種先進(jìn)的自動(dòng)化供水工藝技術(shù)，可以提高供水質(zhì)量、可直接進(jìn)行調(diào)度遙控、提高勞動(dòng)效率和改善設(shè)備狀態(tài)。為此，我們在海拉爾鐵路凈水廠進(jìn)行了給水集中控制技術(shù)的應(yīng)用，效果非常顯著。
1 設(shè)備概況
海拉爾凈水廠負(fù)責(zé)海地區(qū)生產(chǎn)、生活用水。該廠由復(fù)線工程投資擴(kuò)建，采用二級(jí)過濾工藝除鐵除錳。水廠建成后，由于工藝比較落后,自動(dòng)化程度低，只能采用手動(dòng)操作，這樣就使各工種的崗位人員必須配齊配全，缺一不可，而且憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行供水調(diào)度，安全性和可靠性都無法保證。實(shí)施給水集中控制，可實(shí)現(xiàn)減員增效、節(jié)能降耗，并提高供水質(zhì)量。
該給水站水源井分布范圍較廣、水處理設(shè)備、泵房、水塔等需要監(jiān)控的設(shè)備較多，處理工藝復(fù)雜。因此，在實(shí)現(xiàn)給水“五遙”集中控制的過程中，我們經(jīng)過反復(fù)研究討論，設(shè)計(jì)出既經(jīng)濟(jì)合理，又功能完善切實(shí)可行的海凈水廠給水集中控制方案。由于當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了各種先進(jìn)的給水計(jì)量、控制設(shè)備，如超聲波流量計(jì)、壓力傳感器、水泵變頻器、軟啟動(dòng)器等。它們都具有微機(jī)接口，能夠接授微機(jī)指令，這些是自動(dòng)控制的前提；標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備接口，先進(jìn)的通迅設(shè)備，給自動(dòng)控制提供了基礎(chǔ)；計(jì)算機(jī)性能越來越來高，模擬仿真成為可能，為自動(dòng)供水提供了條件。
2 供水調(diào)度 總體結(jié)構(gòu)或主要構(gòu)造
2.1 監(jiān)控目標(biāo)：對(duì)管網(wǎng)末端的水壓實(shí)施監(jiān)控。
遙測：管網(wǎng)壓力
通過對(duì)管網(wǎng)末端壓力的采集來實(shí)現(xiàn)末端恒壓供水，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，同時(shí)采集出廠水壓力，分析判斷供水管網(wǎng)是否泄漏及泄漏情況，在分站計(jì)算機(jī)上生成實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)曲線及水壓的上下限報(bào)警，同時(shí)通過無線分站與主站（水電段）計(jì)算機(jī)相互傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
2.2 監(jiān)控目標(biāo)：對(duì)水源深井實(shí)施監(jiān)控。
遙測：深井水位，水泵的電壓、電流、電量。
遙信：水泵的啟/停狀態(tài)
遙控：水泵的循環(huán)軟啟動(dòng)/停止
⑴、根據(jù)清水池水位、實(shí)現(xiàn)各深井水泵的自動(dòng)投入或脫出，并根據(jù)水泵的效率、耗電指標(biāo)及各水泵工作時(shí)間，來實(shí)現(xiàn)深水井群水泵的優(yōu)化組合。
⑵、通過軟起動(dòng)器對(duì)各水泵實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。并對(duì)每個(gè)水泵的電流、電壓、電量監(jiān)測形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合分析后，對(duì)水泵發(fā)出啟、停的執(zhí)行命令，從而達(dá)到最低能耗指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的供水目的。
⑶、具備電源缺相、短路、斷路、過流、過壓等各種故障報(bào)警及自動(dòng)停泵，通過對(duì)水井水位的監(jiān)測實(shí)現(xiàn)水位的下限報(bào)警和自動(dòng)停泵；通過有線傳至分站計(jì)算機(jī)。
⑷、采用電源互投裝置，自動(dòng)切換兩路電源,自投自復(fù)位式。
⑸、采用軟啟動(dòng)控制裝置，每一臺(tái)可驅(qū)動(dòng)三臺(tái)深井泵。
2.3 監(jiān)控目標(biāo)：對(duì)反沖洗過程（快濾池）及沉后池實(shí)施監(jiān)控。
遙測：快濾池水位、沉后池水位。
遙信：電動(dòng)閥開、關(guān)及開度狀態(tài)。
遙控：根據(jù)水位控制電動(dòng)閥啟/停及開度。
遙視：圖像監(jiān)視反沖洗過程。
⑴、自動(dòng)反沖洗：通過程序的設(shè)定按時(shí)間和水位自動(dòng)對(duì)排水閥、進(jìn)水閥、反沖閥、清水閥的開閉和開度進(jìn)行控制，形成自動(dòng)反沖洗，并且控制反沖洗強(qiáng)度。
⑵、強(qiáng)制反沖洗：通過對(duì)快濾池水位的監(jiān)測及現(xiàn)場圖像的監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)程序強(qiáng)制反沖洗和人工操作反沖洗；保留原有現(xiàn)場人工操作功能；在分站計(jì)算機(jī)上生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)及水位的上、下限報(bào)警，通過有線與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。
2.4 監(jiān)控目標(biāo)：對(duì)曝氣池實(shí)施圖像監(jiān)視
觀察曝氣池的曝氣效果，通過有線將圖像傳至分站計(jì)算機(jī)，并在計(jì)算機(jī)上控制云臺(tái)及鏡頭。
2.5 監(jiān)控目標(biāo)：對(duì)二級(jí)加壓實(shí)施監(jiān)控。
遙測：水泵的電壓、電流、電量，出廠水流量，水廠出口壓力。
遙信：水泵的狀態(tài)。
遙控：控制1、2號(hào)水泵循環(huán)變頻，3~5號(hào)水泵軟啟動(dòng)/停止。
遙調(diào)：出水口壓力設(shè)定
實(shí)現(xiàn)對(duì)工頻泵、變頻泵的電壓、電流及電量監(jiān)測。利用原水廠設(shè)備對(duì)流量、壓力、清水液位進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)水泵工作狀態(tài)、變頻器頻率實(shí)施監(jiān)測。
2.6 消毒控制:
遙測：管網(wǎng)出口余氯含量
根據(jù)在線余氯檢測儀測出管網(wǎng)余氯含量，實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化氯消毒設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行，并在微機(jī)上顯示管網(wǎng)出口余氯含量值。
2.7 供水調(diào)度分站（凈水廠）：
⑴、各種智能橫向或縱向分析，進(jìn)行歷年同期比較分析，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策。
⑵、全面了解工藝流程中水廠出口壓力、流量參數(shù)及水廠工藝設(shè)備、取供水設(shè)備、配電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)。
⑶、從取水、凈水、供水、輸配水信息到用電信息采集、發(fā)送、整理、統(tǒng)計(jì)、形成報(bào)表、棒圖和曲線，更直觀反映供水狀況。
⑷、以管網(wǎng)中的水壓為目標(biāo)，參考最高和最低水壓點(diǎn)，選擇合理的機(jī)泵搭配或變頻調(diào)壓，達(dá)到控制目標(biāo)水壓，保障供水。
⑸、依據(jù)水泵按先高效后低效、先進(jìn)后遠(yuǎn)等原則，平衡供水量，在保證水質(zhì)和壓力的前提下，力求降低能耗，實(shí)現(xiàn)相對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
⑹、按規(guī)定格式進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)和年報(bào)，并根據(jù)要求進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)并打印。
⑺、自動(dòng)記錄操作日志、事件記錄，可方便查詢、打印
⑻、在整個(gè)監(jiān)控進(jìn)程中具有故障判斷、報(bào)警提示、故障自動(dòng)解除功能；故障指所采集的電源缺相、短路、過壓、過流、欠壓、三相電流不平衡、水位上、下限等。
⑼、曝氣池、快濾池圖像監(jiān)視，在電視上四畫面分割監(jiān)視；在微機(jī)上圖像顯示，鼠標(biāo)操作控制云臺(tái)、鏡頭。
2.8 供水調(diào)度主站（水電段）：
通過無線網(wǎng)橋與分站計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)權(quán)限監(jiān)控分站的整個(gè)供水運(yùn)行情況。
3 供水調(diào)度原理(見下圖）
該給水集控系統(tǒng)分三部分。第一部分是圖像監(jiān)控，通過彩色攝像機(jī)采集現(xiàn)場工作情況，一路信號(hào)傳到值班室的監(jiān)視器上，另一路信號(hào)經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換進(jìn)入微機(jī)監(jiān)控，凈水微機(jī)采用有線連接，段調(diào)度微機(jī)采用無線網(wǎng)橋傳送。第二部分是核心控制部分，它經(jīng)測量設(shè)備進(jìn)行前端模擬量采集電壓、電流、電量和流量等，經(jīng)模-數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入可編程控制器PLC進(jìn)行處理，PLC處理后再將數(shù)據(jù)傳至裝有供水控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)服務(wù)器的微機(jī)，供控制軟件處理，值班人員根據(jù)處理的結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控。第三部分是調(diào)度監(jiān)控及末端壓力采集，壓力傳感器采集的壓力經(jīng)電臺(tái)傳到段調(diào)度微機(jī)，進(jìn)入供水控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)，調(diào)度監(jiān)控微機(jī)內(nèi)也裝有供水控制系統(tǒng)，它通過無線網(wǎng)橋，與數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查尋與控制。
4 供水調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)和突破的難點(diǎn)
本次攻關(guān)的項(xiàng)目將給水工程、自動(dòng)化控制工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用和通信工程等專業(yè)知識(shí)完美結(jié)合起來，為優(yōu)質(zhì)供水服務(wù)。這是多學(xué)科綜合的、科技含量非常高的新技術(shù)。
它用到的關(guān)鍵技術(shù)有：
⑴、在給水集中控制的過程中，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)模擬仿真水處理和自動(dòng)供水過程，是給水值班人員坐在計(jì)算機(jī)前面，可以了解一切供水情況。
⑵實(shí)現(xiàn)二級(jí)水泵末端自動(dòng)恒壓變頻供水，達(dá)到水泵最經(jīng)濟(jì)、節(jié)能自動(dòng)運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)一級(jí)水泵自動(dòng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
⑶、對(duì)濾池進(jìn)行自動(dòng)控制、對(duì)水塔、水池等水處理設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視。
突破的難點(diǎn)是計(jì)算機(jī)模擬仿真，它要把二級(jí)水泵、一級(jí)水泵、水處理設(shè)備等運(yùn)行方式在計(jì)算機(jī)中用軟件模擬出來，并實(shí)現(xiàn)對(duì)它進(jìn)行集中監(jiān)視與控制。
5 供水調(diào)度結(jié)語
在穩(wěn)定性和可靠性都得到保證的情況下，利用高科技產(chǎn)品，在節(jié)能降耗、減員增效上下工夫，一方面微機(jī)按最節(jié)能方式自動(dòng)隨時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)所有參數(shù)時(shí)時(shí)顯示、超限報(bào)警。另一方面，對(duì)操作復(fù)雜的水處理設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)過濾、自動(dòng)反沖洗、實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)減員增效和優(yōu)質(zhì)供水。給水集控的投用，實(shí)現(xiàn)了給水班組和<
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