海拉尔铁路净水厂集中控制技术应用———海拉尔铁路净水厂集中控

提要  通过对海净水厂实现给水自动化集中控制，加强对海净水厂的运行管理，提高劳动效率和改善设备状态。
关键词  净水厂  集中控制技术  遥测  遥信  遥控  遥调  遥视
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, Telemetering, Remote Signaling, Remote Control, Remote Regulating, Remote Vision.
  概述
       目前，给水集中控制技术是供水的发展方向，是铁路减员增效、节能降耗的必然需要，更是供水达到国家饮用水水质标准的必要条件。取消手工进行水处理设备操作和凭工作经验进行调度，全面采用高科技手段，运用计算机技术、自动化技术、通讯技术为铁路给水工作服务，向科技要效率、要效益已成为大势所趋。通过实施这种先进的自动化供水工艺技术，可以提高供水质量、可直接进行调度遥控、提高劳动效率和改善设备状态。为此，我们在海拉尔铁路净水厂进行了给水集中控制技术的应用，效果非常显着。
  1  设备概况
       海拉尔净水厂负责海地区生产、生活用水。该厂由复线工程投资扩建，采用二级过滤工艺除铁除锰。水厂建成后，由于工艺比较落后,自动化程度低，只能采用手动操作，这样就使各工种的岗位人员必须配齐配全，缺一不可，而且凭经验进行供水调度，安全性和可靠性都无法保证。实施给水集中控制，可实现减员增效、节能降耗，并提高供水质量。
       该给水站水源井分布范围较广、水处理设备、泵房、水塔等需要监控的设备较多，处理工艺复杂。因此，在实现给水“五遥”集中控制的过程中，我们经过反复研究讨论，设计出既经济合理，又功能完善切实可行的海净水厂给水集中控制方案。由于当前计算机技术、自动化技术、通讯技术的迅速发展，出现了各种先进的给水计量、控制设备，如超声波流量计、压力传感器、水泵变频器、软启动器等。它们都具有微机接口，能够接授微机指令，这些是自动控制的前提；标准的设备接口，先进的通迅设备，给自动控制提供了基础；计算机性能越来越来高，模拟仿真成为可能，为自动供水提供了条件。
  2 供水调度 总体结构或主要构造
2.1  监控目标：对管网末端的水压实施监控。
遥测：管网压力
       通过对管网末端压力的采集来实现末端恒压供水，达到经济运行的目的，同时采集出厂水压力，分析判断供水管网是否泄漏及泄漏情况，在分站计算机上生成实时、历史数据曲线及水压的上下限报警，同时通过无线分站与主站（水电段）计算机相互传输实时数据。
2.2  监控目标：对水源深井实施监控。
遥测：深井水位，水泵的电压、电流、电量。
遥信：水泵的启/停状态
遥控：水泵的循环软启动/停止
⑴、根据清水池水位、实现各深井水泵的自动投入或脱出，并根据水泵的效率、耗电指标及各水泵工作时间，来实现深水井群水泵的优化组合。
⑵、通过软起动器对各水泵实现软启动。并对每个水泵的电流、电压、电量监测形成实时数据和历史数据，计算机进行综合分析后，对水泵发出启、停的执行命令，从而达到最低能耗指标，实现经济运行的供水目的。
⑶、具备电源缺相、短路、断路、过流、过压等各种故障报警及自动停泵，通过对水井水位的监测实现水位的下限报警和自动停泵；通过有线传至分站计算机。
⑷、采用电源互投装置，自动切换两路电源,自投自复位式。
⑸、采用软启动控制装置，每一台可驱动三台深井泵。
2.3  监控目标：对反冲洗过程（快滤池）及沉后池实施监控。
遥测：快滤池水位、沉后池水位。
遥信：电动阀开、关及开度状态。
遥控：根据水位控制电动阀启/停及开度。
遥视：图像监视反冲洗过程。
⑴、自动反冲洗：通过程序的设定按时间和水位自动对排水阀、进水阀、反冲阀、清水阀的开闭和开度进行控制，形成自动反冲洗，并且控制反冲洗强度。
⑵、强制反冲洗：通过对快滤池水位的监测及现场图像的监视，可实现程序强制反冲洗和人工操作反冲洗；保留原有现场人工操作功能；在分站计算机上生成实时数据和历史数据及水位的上、下限报警，通过有线与计算机联网。
2.4  监控目标：对曝气池实施图像监视
观察曝气池的曝气效果，通过有线将图像传至分站计算机，并在计算机上控制云台及镜头。
2.5  监控目标：对二级加压实施监控。
遥测：水泵的电压、电流、电量，出厂水流量，水厂出口压力。
遥信：水泵的状态。
遥控：控制1、2号水泵循环变频，3~5号水泵软启动/停止。
遥调：出水口压力设定
实现对工频泵、变频泵的电压、电流及电量监测。利用原水厂设备对流量、压力、清水液位进行监测，对水泵工作状态、变频器频率实施监测。
2.6  消毒控制:
遥测：管网出口余氯含量
      根据在线余氯检测仪测出管网余氯含量，实现对二氧化氯消毒设备的自动运行，并在微机上显示管网出口余氯含量值。
2.7  供水调度分站（净水厂）：
⑴、各种智能横向或纵向分析，进行历年同期比较分析，辅助领导决策。
⑵、全面了解工艺流程中水厂出口压力、流量参数及水厂工艺设备、取供水设备、配电设备的运行参数及状态。
⑶、从取水、净水、供水、输配水信息到用电信息采集、发送、整理、统计、形成报表、棒图和曲线，更直观反映供水状况。
⑷、以管网中的水压为目标，参考最高和最低水压点，选择合理的机泵搭配或变频调压，达到控制目标水压，保障供水。
⑸、依据水泵按先高效后低效、先进后远等原则，平衡供水量，在保证水质和压力的前提下，力求降低能耗，实现相对经济运行。
⑹、按规定格式进行日报、月报、季报和年报，并根据要求进行查询、统计并打印。
⑺、自动记录操作日志、事件记录，可方便查询、打印
⑻、在整个监控进程中具有故障判断、报警提示、故障自动解除功能；故障指所采集的电源缺相、短路、过压、过流、欠压、三相电流不平衡、水位上、下限等。
⑼、曝气池、快滤池图像监视，在电视上四画面分割监视；在微机上图像显示，鼠标操作控制云台、镜头。
2.8  供水调度主站（水电段）：
通过无线网桥与分站计算机联网，根据权限监控分站的整个供水运行情况。
  3 供水调度原理(见下图）
       该给水集控系统分三部分。第一部分是图像监控，通过彩色摄像机采集现场工作情况，一路信号传到值班室的监视器上，另一路信号经数字转换进入微机监控，净水微机采用有线连接，段调度微机采用无线网桥传送。第二部分是核心控制部分，它经测量设备进行前端模拟量采集电压、电流、电量和流量等，经模-数转换后进入可编程控制器PLC进行处理，PLC处理后再将数据传至装有供水控制系统与数据服务器的微机，供控制软件处理，值班人员根据处理的结果进行监控。第三部分是调度监控及末端压力采集，压力传感器采集的压力经电台传到段调度微机，进入供水控制系统与数据服务器系统，调度监控微机内也装有供水控制系统，它通过无线网桥，与数据服务器系统进行数据查寻与控制。
  
  
   
   
   
  4 供水调度关键技术和突破的难点
      本次攻关的项目将给水工程、自动化控制工程、计算机应用和通信工程等专业知识完美结合起来，为优质供水服务。这是多学科综合的、科技含量非常高的新技术。
它用到的关键技术有：
⑴、在给水集中控制的过程中，实现计算机模拟仿真水处理和自动供水过程，是给水值班人员坐在计算机前面，可以了解一切供水情况。
⑵实现二级水泵末端自动恒压变频供水，达到水泵最经济、节能自动运行、实现一级水泵自动经济运行。
⑶、对滤池进行自动控制、对水塔、水池等水处理设备进行自动监视。
突破的难点是计算机模拟仿真，它要把二级水泵、一级水泵、水处理设备等运行方式在计算机中用软件模拟出来，并实现对它进行集中监视与控制。
  5  供水调度结语
      在稳定性和可靠性都得到保证的情况下，利用高科技产品，在节能降耗、减员增效上下工夫，一方面微机按最节能方式自动随时调整设备运行方式，实现经济运行。实现所有参数时时显示、超限报警。另一方面，对操作复杂的水处理设备进行自动过滤、自动反冲洗、实时监控，实现减员增效和优质供水。给水集控的投用，实现了给水班组和净水班组的合并，减少了给水司机7人，年节约工资支出12万元。同时，由于节能效果显着，年节省电费支出可达6.3万元。实现利用微机对净水设备进行自动化集中控制，段调度实行远程控制，供水达到国家饮用水水质得到保证。