當代自來水廠自動化控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)(編輯修改稿)
2024-07-21 18:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 理論及其應(yīng)用。 變頻節(jié)能技術(shù)在水處理行業(yè)中，普遍存在著用水量變化較大的問題，在不同的季節(jié)、不同的時段，用戶用水的需求量有很大的差別，存在著明顯的用水高峰特征，因此水處理廠供水系統(tǒng)的給水壓力需要隨用戶的用水需求量變化而變化。在低峰時，如果水泵機組按高峰期的用水量運行，雖可通過調(diào)節(jié)閥門來滿足用水需求，但供水能量損耗大，而且還會影響機組的正常運行。因此，根據(jù)用水需求自動控制水泵機組運行，且實現(xiàn)節(jié)能，是水廠自動化技術(shù)的一項重要內(nèi)容。變頻調(diào)速是一項有效的節(jié)能降耗技術(shù)，其節(jié)電效率很高，幾乎能將因設(shè)計冗余和用水量變化而浪費的電能全部節(jié)省下來。變頻調(diào)速控制技術(shù)，是指以變頻調(diào)整原理為基礎(chǔ)，在保證供水可靠性的前提下，根據(jù)供水系統(tǒng)用水量的變化情況，自動調(diào)整水泵工況，使之始終盡可能地在高效區(qū)間內(nèi)運行，以達到降低能耗、提高效率的目的。這一技術(shù)是比較科學(xué)，可靠性較高的一種調(diào)節(jié)水泵工況的方式。它具有調(diào)速精度高、功率因數(shù)高等特點，使用它可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量，并降低物料和設(shè)備的損耗，同時也能減少機械磨損和噪音，改善車間勞動條件，滿足生產(chǎn)工藝要求。變頻器是一種以變頻調(diào)速技術(shù)為基礎(chǔ)通過改變頻率來調(diào)整電機轉(zhuǎn)速的工業(yè)裝置。作為一種先進的調(diào)速裝置，變頻器不但調(diào)速范圍廣、可靠性高、操作與維護方便，而且節(jié)電效果明顯。在水處理行業(yè)變頻器具有廣闊的發(fā)展前景，有關(guān)其應(yīng)用研究也一直得到相關(guān)工程領(lǐng)域的重視。應(yīng)用變頻器來實現(xiàn)變頻節(jié)能供水，可以采用恒壓變量或變壓變量兩種方式來實現(xiàn)。恒壓變量供水系統(tǒng)通過調(diào)整變頻器轉(zhuǎn)速（即供水流量）來保證供水壓力不變，該系統(tǒng)技術(shù)比較成熟，應(yīng)用廣泛。變壓變量供水系統(tǒng)則根據(jù)用戶用水量的變化同時調(diào)整變頻器轉(zhuǎn)速（即供水流量）和供水壓力，很明顯該方案節(jié)能效果更好。但是由于水頭損失等受各種因素影響，難以準確確定，實際應(yīng)用的很少[。 供水綜合自動化系統(tǒng)在市場經(jīng)濟與信息時代的飛速發(fā)展中,企業(yè)內(nèi)部之間以及與外部交換信息的需求不斷擴大，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對生產(chǎn)的管理要求不斷提高，這種要求已不局限于通常意義上的對生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(tài)的監(jiān)視和控制，同時還要求把現(xiàn)場信息和管理信息結(jié)合起來。迫切需要建立一個全集成的、開放的、全廠乃至整個供水系統(tǒng)的綜合自動化信息系統(tǒng)，把企業(yè)的橫向通信(同一層不同節(jié)點的通信) 和縱向通信(上、下層之間的通信) 緊密聯(lián)系在一起，通過對經(jīng)營決策、管理、計劃、調(diào)度、過程優(yōu)化、故障診斷、現(xiàn)場控制等信息的綜合處理，形成一個意義更廣泛的綜合管理系統(tǒng)。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進步，建立一個供水系統(tǒng)的綜合自動化系統(tǒng)成為可能。在現(xiàn)代化的大型水廠中，除了采用先進的設(shè)備和控制技術(shù)對廠區(qū)內(nèi)部進行有效控制和管理外，還要求實現(xiàn)對一個城市或地區(qū)整個供水系統(tǒng)的綜合自動化管理。對自來水公司而言，為了安全、穩(wěn)定、可靠地管理好遍布全城的供水系統(tǒng)，要有一個滿足企業(yè)特點的、現(xiàn)代化的、先進的的企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)(SAS)。在該系統(tǒng)中，要實現(xiàn)對整個供水系統(tǒng)的現(xiàn)代化企業(yè)管理。主要包括社會服務(wù)系統(tǒng)，自來水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS），自動抄表收費系統(tǒng)（AMR）、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA），辦公自動化系統(tǒng)（OAS），自來水管網(wǎng)優(yōu)化系統(tǒng)，數(shù)據(jù)倉庫中心數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，信息管理中心系統(tǒng)（IMCS）等。在美國和加拿大等發(fā)達國家，已經(jīng)建立了不少現(xiàn)代化的水廠，實現(xiàn)了整個供水系統(tǒng)的自動化。 水廠自動化發(fā)展趨勢利用改革開放的機遇，通過引進國外的先進技術(shù)，經(jīng)過近10 年的努力，以PLC 為基礎(chǔ)的集散型控制系統(tǒng)已成為當今水工業(yè)自動化系統(tǒng)的主流，并具備了一定的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。由于信息技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化、管控一體化等概念向自動化領(lǐng)域的滲透，使得自動化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)面臨一場深刻的變革，這種變革也必將對水工業(yè)自動化產(chǎn)生重大影響。 控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化水廠的智能化包括智能設(shè)備、智能控制技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)等幾個主要方面。隨著智能傳感器、變送器、測量儀表、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器等智能設(shè)備，以及如專家系統(tǒng)、模糊控制、自適應(yīng)控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)在水廠中的應(yīng)用，水廠自動化將會向智能化方向發(fā)展[22]。智能設(shè)備、智能控制技術(shù)很明顯是具有“智能”的?，F(xiàn)場總線技術(shù)則由于將專用的CPU 置入傳統(tǒng)的測控儀表，使它們各自都具有了數(shù)字計算和通信能力，亦即“智能化”?？刂葡到y(tǒng)的分散化和網(wǎng)絡(luò)化則主要表現(xiàn)在現(xiàn)場總線的應(yīng)用上。現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場的全數(shù)字化、實時、雙向、多節(jié)點的數(shù)字通信系統(tǒng)。采用可進行簡單連接的雙絞線、同軸電纜等作為聯(lián)系的紐帶，把掛接在總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的多個現(xiàn)場級測控儀表連接成網(wǎng)絡(luò)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，使現(xiàn)場測控儀表之間及其與遠程監(jiān)控計算機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成多種適應(yīng)實際需要的控制系統(tǒng)，
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