基于电气自动化设备在水厂中的应用浅析

基于电气自动化设备在水厂中的应用浅析

高森

高森

（南水北调中线建管局易县管理处100038）

摘要：电气自动化是工业现代化的重要标志和现代先进科学的核心力量，自动化技术的应用降低了员工的劳动强度，提高了监测的准确度和信息传输的实时性，为生产提供了进一步的技术保障，有效避免安全事故的发生，保证设备安全运行。

关键词：电气自动化；控制系统；设备维护

一、水厂电气自动化的特点

（1）提高生产运行的自动化程度并降低能耗；（2）监视水厂及管网的运行状况；（3）实现水厂信息化、网络化管理，具有严格的安全性和保密性，保证网络运行的可靠性和通讯的连续、完整性；（4）通过合理地应用电气自动化系统，优化运行，提高综合效益，为企业的生产、服务、经营、管理提供各方面的支持。整个系统使用方便，具有较高的性价比，保护企业的投资利益。

二、电气系统自动化组成

水厂电气自动化系统分三层结构，第一层为管理层，它由自动监控管理计算机、工程师操作站计算机、视频监控计算机、以太网交换机、电视墙及其它管理设备组成；第二层为控制层，它由PLC主站及子站组成；第三层为执行层，它包括被控设备与监测仪表。执行层与控制层相联有两种方式：一种是被控设备及监测仪表与各控制层PLC站I/O（输入/输出）一一对应相联；另一种是采用远程I/O通讯方式采集到相应的主站。信息管理层计算机与PLC主站采用以太网通信，网络通信速率为1000Mbps。

三、电气自动化在水厂的应用

我国电气自动化开始发展于20世纪50年代初，它覆盖领域广，适用性强，自动化技术的应用降低了员工的劳动强度，提高了监测的准确度和信息传输的实时性，为生产提供了进一步的技术保障。随着电气自动化进入各个领域的同时，供水企业也加大了电气自动化设备的投入力度和人力资源的培训。水厂自动化生产工艺始于2001年，先后对滤池反冲洗工艺、反应沉淀池排泥系统、在线浊度监测、二氧化氯在线监测、锅炉点火系统等加装了自动化控制系统，为水厂的安全运行提供了保障。

3.1水厂滤池工艺反冲洗电气自动化应用

水厂虹吸滤池反冲洗手动操作过程，是通过人工在巡检中观察到滤池水位达到反冲洗水位时，准备进行滤池反冲洗操作。过程为：检查并确定各系统是否完好并投入运行；关闭虹吸进水管进气阀，启动真空泵，同时打开进水虹吸管抽气阀，待进水虹吸管出水口有大量清水涌出时，关闭此阀，同时关闭真空泵，滤池开始反冲洗。水厂三套六组共32个滤池，滤池反冲洗周期为8-72小时一次；加上三套六组反应沉淀池，按规定的排泥周期进行排泥，高浊期4-8小时排泥一次，低浊期12-72小时排泥一次，员工的劳动强度很大。

电气自动化控制系统分集中监控方式、远程监控方式、现场总线监控方式。现场总线监控方式的优点是它可使系统设计更加有针对性，不同的间隔有不同的功能。因此，可以根据间隔的情况进行设计，采用这种监控方式不但具有远程监控的全部优点外，还能减少大量的隔离设备、端子柜、I/O卡件、模拟量变送器等，而且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。它的各装置功能相对独立，装置之间通过网络连接，并且网络组态灵活，大大提高了整个系统的可靠性。某一装置故障只影响相应元件，不会导致整个系统瘫痪。因此，水厂滤池反冲洗工艺采用现场总线监控方式。系统动作开始后，对滤池水位进行监测，以监测值为依据，由控制机确定滤池水位达到给定值，发出控制命令至滤池反冲洗完成。

3.2自动化设备维护更重要

一个健康的人如果不停的工作，不定期去体检，得了小病不去医治，长期如此就会积累成大病甚至死亡，自动化系统长期运行也会出故障。自电气自动化控制系统进入水厂生产工艺以来，大大提高了水厂生产运行的安全性、稳定性，减轻了员工的劳动强度。在得到受益的同时，也存在一些问题，一由于自动化元件更新快，出现故障后，部分元件已经停产购不到；二是部分自动化元件损坏后购置不到同型号，或厂家提供替换型号不符合现有的控制要求；三是自动化元件及系统的常规配件采购渠道不畅通；四是懂自动化控制系统的人才匮乏，设备故障后不能得到有效的维护。综上述原因，导致滤池反冲洗工艺、沉淀池排泥系统部分生产工艺的自动化系统已变成半自动化，所以电气自动化设备的维护更重要。

3.3电气自动化人才培养

电气自动化设备要应用好，重要的是对其进行维护。维护的方法除了更换配件外，更重要的是对自动化人才的培养。要使电气自动化设备正常运行，就需要有懂自动化专业的技术员工对设备进行维护。近年来，供水企业每年都拿出一部分资金，派员工到有自动化专业的高等院校和自动化程度较高的供水企业学习，但往往是杯水车薪。毕竟出外培训的资金有限，最好的办法就是在电气自动化系统安装时，让员工直接接触控制设备，与安装人员一起经历自动化系统安装、调试的整个过程。这将使员工增强对新系统的认识，能更好理解系统一些特定方式安装，为应付突然出现的故障及恶劣运行环境下的维护做好准备，而不是在生产厂家及工程部门直到系统安装运行之后，才开始对操作人员及维护人员进行系统培训。同时，培养员工掌握自动化控制基础理论，掌握自动控制系统的分析和常用生产控制系统的设计方法，具备一定的电气设备自动控制系统的运行、维护能力是现阶段供水企业的重要问题，所以培养和建立一支高水平、高技能的电气自动化专业队伍，对企业发展有着举足轻重的作用。

四、电气自化发展前景

经济发展逐步全球化，外资企业、合资企业不断进入中国，这些企业起点高，技术新，大量的设备都是自动化控制。与此同时，很多大中型企业为了提高产品质量和数量以加大竞争力，进行技术改造，也引进先进设备，机电一体化的设备、PLC控制技术、现场总线技术、变频技术、计算机集散控制技术（DCS）、微电子技术等以满足社会科学发展的需要。

在自动控制技术不断完善和发展的今天，自动化水平已经成为衡量企业现代化水平的一个重要标准，我国的自动化技术发展也经历了以“观测”为主的第一阶段，“观测”加“人为反应”的第二阶段，以“自动测量、自动反应”的第三阶段。而今以智能控制作为现代控制理论，已广泛应用于各个自动化领域，实现了设备与网络技术相结合、自动化管控一体化，努力的满足自动化用户的需求。

结语

随着科学技术发展对社会带来的效益和便利，自动化技术越来越广泛的应用到各行各业，电气自动化在水厂生产工艺系统上的应用更加充分体现了它的优势。

参考文献：

[1]唐杰，牟佳媛.电气工程中自动化技术的运用[J].科技创新与应用.2013（01）

[1]李高建.探讨化工生产中电气自动化的应用[J].电子技术与软件工程，2013，22：261.

作者简介：

高森（1980.11-），男，河北石家庄人，华北水利水电学院，工程师，单位：南水北调中线建管局易县管理处