水利工程論文-水廠自動化中存在的問題探討.doc

水利工程論文-水廠自動化中存在的問題探討摘要：我國有些水廠自動化系統(tǒng)的功能并未充分發(fā)揮出來，有的系統(tǒng)甚至處于閑置狀態(tài)，對于這些水廠自動化中存在的問題，從目的、設計、設備和管理方面進行了探討。關(guān)鍵詞：水廠自動化設備管理自控設備我國水廠自動化在20世紀80年代得到了較大規(guī)模的發(fā)展，特別是隨著外資的引入，大量國外先進的自動化控制技術(shù)與設備進入我國，建成了一批全引進的水廠，使我國水廠自動化進程大大加快，自動化水平也快速提高。近年來，在我國一些發(fā)達地區(qū)，建成了少量測控管一體化的現(xiàn)代化水廠，對推動水廠實現(xiàn)綜合自動化功能起到了積極的促進作用。但由于歷史和現(xiàn)實的原因，我國水廠自動化的總體發(fā)展水平還不高，發(fā)展也不平衡。大中城市的水廠特別是發(fā)達地區(qū)的大型水廠，自動化程度很高，而小城市和城鎮(zhèn)的水廠特別是落后地區(qū)的小型水廠，自動化程度較低，甚至還是空白。而且，在一些已實現(xiàn)自動化的水廠中，雖然其自動化系統(tǒng)和設備與其他行業(yè)如化工、電力等相比并不差甚至更先進，但是，其功能并未充分發(fā)揮出來。有的自控系統(tǒng)從未運行過，一直處于閑置狀態(tài)；有的運行一段時間后變?yōu)榱耸謩?，甚至處于癱瘓狀態(tài)，造成了自動化系統(tǒng)和設備的極大浪費。根據(jù)對近40個引進水廠自動化設備的調(diào)查資料表明：單項設備運行情況基本良好的占78.3，基本運行正常的占11.7，設備故障極多已被拆換替代的占5.7，設備從未投入使用的占4.31。對于這些水廠自動化中出現(xiàn)的問題，究其原因，與目的、設計、設備和管理等多種問題有關(guān)。1水廠自動化的目的對水廠實施自動化的根本目的認識不夠全面或出現(xiàn)偏向，是造成一些水廠自動化系統(tǒng)未能充分發(fā)揮作用的一個原因。水廠實現(xiàn)自動化的根本目的是提高生產(chǎn)的可靠性和安全性，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗和高效供水，獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。但是，有的水廠實現(xiàn)自動化是為了趕時髦，將其作為一種點綴；有的水廠是迫于形勢，在大批水廠紛紛實現(xiàn)自動化的情況下，自己也不能不上；有的水廠使用的自動化功能過于復雜，特別是在考察自動化水平較高的水廠后，更是盲目地提高標準；有的水廠則自動化功能過于簡單，主要是對自動化不熟悉，缺乏必要的信心，怕造成麻煩；有的水廠是為了湊合貸款數(shù)，不得已而配置自動化系統(tǒng)和設備。這些不正確想法的存在，使水廠實現(xiàn)自動化的根本目的發(fā)生了偏向，造成了自動化設計不切合水廠實際，不注重生產(chǎn)過程特別是關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)的自動化，并忽略了在運行和管理模式方面的相應改革，從而導致自動化未能充分發(fā)揮作用，甚至建成后處于閑置狀態(tài)。2水廠自動化的設計2.1未解決的相關(guān)理論問題在水廠自動化中，工藝理論對自動化提出的控制要求本身存在未解決的理論問題或理論不夠完善，使控制未能達到規(guī)范化和最優(yōu)化，系統(tǒng)運行達不到理想的控制狀態(tài)，從而影響了自動化的實際運行效果。（1）絮凝理論不夠完善。加藥系統(tǒng)是一個大延時、強耦合、干擾因素多的非線性系統(tǒng)，目前廣泛采用的控制方法為：用原水流量按比例前饋調(diào)節(jié)計量泵的頻率，用流動電流儀（SCD）反饋調(diào)節(jié)計量泵的沖程，從而構(gòu)成加藥復合控制系統(tǒng)。由于凝聚作用本身有多種理論，決定加藥量多少的水質(zhì)成分因素在理論上還不夠完善，如原水濁度、溫度、pH、污染因素以及非膠體顆粒干擾因素等參數(shù)變化都對SCD有很大影響，而在SCD反饋調(diào)節(jié)方法中，只采用了反映水中膠體穩(wěn)定度的參數(shù)電位來代表全部水質(zhì)因素，因此該控制方法并不完全符合生產(chǎn)實際。同時，傳感器縫隙小易造成堵塞，加藥后不易形成絮粒，特別是滯后反應和水質(zhì)變化對SCD影響較大，導致該方法適應性較差，準確度不夠，達不到優(yōu)化自動加藥的要求，實際使用效果并不理想1。在有的系統(tǒng)中，雖然采用了智能技術(shù)如專家系統(tǒng)、自學習模糊控制等方法，取得了一定效果，但并未完全解決加藥量優(yōu)化控制的問題。(2)加氯系統(tǒng)理論問題。在加氯系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的控制方法為：前加氯采用流量比例控制，后加氯采用余氯反饋控制。由于影響加氯效果的因素很多，如水質(zhì)、天氣、水廠的具體工藝特點等，而且后加氯存在時間滯后問題，同時對控制方法和投加氯氨存在的問題目前有不同的看法，特別是對水射器安裝位置和余氯取樣位置的規(guī)范化確定目前尚無完整的理論1，從而使加氯系統(tǒng)不夠規(guī)范，實際運行效果也不是十分理想。在有的系統(tǒng)中，雖然采用了一些其他控制方法，如采用雙因子控制方式（用流量和余氯控制前加氯和后加氯）或多參數(shù)非線性控制方式，取得一定的效果，但并未完全解決加氯系統(tǒng)存在的問題。(3)其他理論問題。如變頻供水泵和定速供水泵的臺數(shù)比例確定、變頻供水泵的自動調(diào)節(jié)方法以及供水泵的科學調(diào)度等問題，理論上還未完全解決，管理上還有待進一步研究。2.2技術(shù)規(guī)范和設計標準問題到目前為止，我國在供水行業(yè)自動化控制方面，除城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃等少量規(guī)劃性技術(shù)文件之外，尚無制定供水行業(yè)自動化控制方面的技術(shù)規(guī)范和設計標準，致使水廠在實施自動化過程中，技術(shù)上缺乏統(tǒng)一的規(guī)范性，設計上存在一定的盲目性和隨意性，不同類型的水廠自動化分別應該達到的主要功能和主要技術(shù)指標不明確，影響了自動化系統(tǒng)配置的科學性和合理性。而在其他行業(yè)，如水電行業(yè)，國家有關(guān)部門早已經(jīng)頒布了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和設計標準，這對該行業(yè)的自動化設計和實施起到了積極的促進作用。2.3專著和文章問題我國供水行業(yè)的自動化起步較晚，總體發(fā)展水平也不高，致使在供水自動化方面發(fā)表的文章數(shù)量有限，總體質(zhì)量也不太高，出版的專著更少，既不利于在實施自動化時提供必要的理論指導和技術(shù)參考，也不利于行業(yè)內(nèi)的技術(shù)交流和經(jīng)驗交流，影響了自動化知識普及和提高的速度。而在其他行業(yè)，如電力，除有大批專著可供參考外，還有大量的文章可供參閱。另外，每年還舉行眾多的技術(shù)研討會和交流會，這對提高該行業(yè)的自動化水平起了很大地推動作用。當然，這與該行業(yè)從業(yè)人數(shù)多、技術(shù)力量雄厚、期刊數(shù)量大等多種因素有關(guān)。2.4設計中存在的一些具體問題水廠的生產(chǎn)過程是一個較為復雜的連續(xù)過程，對于其自動化系統(tǒng)的設計要求較高，涉及眾多技術(shù)和設備，設計本身具有一定的難度，故在有些水廠自動化設計中存在的問題較多，影響了自動化功能的發(fā)揮，甚至影響了系統(tǒng)的正常運行。（1）缺乏統(tǒng)一的發(fā)展規(guī)劃。在有些水廠自動化設計中，對控制系統(tǒng)的持久性和未來發(fā)展規(guī)劃一致性考慮不夠全面，導致控制系統(tǒng)開放性和擴展性不夠，造成系統(tǒng)很快落后于生產(chǎn)發(fā)展的需要。（2）功能設置過于復雜。在有些水廠自動化設計中，由于片面追求高標準，致使功能設置過于復雜，而忽略了水廠的實際工藝情況和管理水平，使系統(tǒng)的故障率增高，而維護管理又跟不上，導致關(guān)鍵工藝的自動控制得不到保證。（3）功能設置過于簡單。在有些水廠自動化設計中，工藝過程的功能設置過于簡單，達不到控制要求，特別是關(guān)鍵工藝的控制要求，造成雖有自動化系統(tǒng)，但關(guān)鍵工藝(如投藥等)仍由手動完成的現(xiàn)象，失去了實現(xiàn)自動化的實際意義。（4）設置過多的手動功能。有些設計為了在自動化系統(tǒng)故障時不影響生產(chǎn)，而設置了過多的手動操作功能，從設計上就將自動化系統(tǒng)置于可有可無的地位，既造成了設備的重復投資，也使生產(chǎn)人員產(chǎn)生了不正確的依賴心理，加上運行管理改革力度不夠，出現(xiàn)了自控設備擱置不