摘要：自动化水厂的投运，大大的提高了供水质量与水厂的工作效率，降低了制水成本与员工的劳动强度。但是由于国内经济、技术、人员等条件所致，水厂自动化存在的许多问题仍需要我们不断改进和完善。本文结合作者的工作经验，分析了水厂自动化中存在的问题，并提出对策。
关键词：水厂自动化；控制设备；问题；对策
Abstract: the automation of waterworks powerstation, and greatly improve the quality of the water supply and water work efficiency, reduce the water making cost and employee"s labor intensity. But because of the domestic economy, technology and personnel caused by conditions, waterworks automation of many problems still need we constantly improved and perfected. This paper combines with the author"s work experience, analyzes the problems existing in the automation of waterworks, puts forward the countermeasures.
Keywords: plant automation; Control equipment; Problem; countermeasures
中图分类号：TP27文献标识码：A文章编号：
随着我国经济的迅猛发展，人们生产生活中对水质水量的要求越来越高，供水水质水量和经济发展之间的矛盾也日益突出。为了处理矛盾，满足经济发展和人民生活水平提高的需要，提升出厂水质，降低净化水能耗，减轻水厂工人的劳动强度，水厂采用自动化控制。随着自动化控制技术越来越成熟，我国水厂自动化进程大大加快，自动化水平也快速提高。但是，总体来看系统的使用效果不太理想。具体分析造成自动化系统的这种高投人低效能的原因，与设计、设备和管理等多种问题有关。最主要的原因是设备本身的质量问题, 其次是管理上和设计上存在的问题。
1、 水厂自动化控制的含义
自动化控制的含义, 在水厂一般理解为两种控制方式: 一为全自动化控制, 即无人值班控制模式。所有的工艺控制过程全部自动调节和自动控制。例如, 何时应开几台取水泵和出水泵、何时出水压力应保持多少、加药和加氯过程全自动调节、快滤池的经济运行和自动反冲等过程, 完全不必进行人工设定, 而是由计算机程序自动解决。这种控制模式在我国贷款项目中曾设计和使用过, 但投产一段时间后,由于一些设备的自然寿命和使用环境的改变以及其他种种原因, 逐渐不能完全达到自动化的程度。多数转变为第二种控制模式, 即集散型控制模式。所以在我国水厂中实际上并没有真正全自动控制的水厂。
2、水厂自动化控制中设备存在的问题
水厂自动化控制中设备存在的问题可以分为单项设备运行上存在的问题和系统运行上存在的问题。
根据了解的情况分析, 单项设备运行上存在的问题, 绝大多数是产品本身质量问题和日常维护保养问题造成的，系统不能达到自动调节的运行效果, 则最主要的是由于工艺控制理论不够完善, 对客观情况的认识还未达到应有的深度造成的，下面试对各类原因进行分析。
2.1产品质量存在的问题(见表1)
表1 设备常见故障分析
设备名称 故 障 情 况 故 障 原 因
投药系统 1、计量泵膈膜破裂球闸易堵塞
2、加矾量调整范围小 设备本身质量问题; 未考虑加矾的品种
3、浓度计、浊度仪量值不准, 相关性差 设备本身质量问题; 经常维护、清洁工作不够, 缺少方便的校准工具
4、浊度仪经常故障 供电电压不稳
5、SCM堵塞、不稳定、错乱现象 设备本身质量问题; 水质严重污染, 引起仪表紊乱
6、加药系统不能真正实现自动调节 加药与絮凝理论不够完善, 影响加药控制原则和SCM等的设置问题; 软件编制不符合加药实际情况, 不适合我国水质; 操作工人不熟悉设备, 仪表技术不能完全掌握
加氯系统 1、水射器抽吸力达不到要求, 需要加压 设备本身质量问题
缺乏维修备件
雷击
2、氯气压力表计量不准
3、设备达不到额定加氯量
4、加氯机、真空调节器内密封件易损, 造成漏气, 外修时间长
5、信号不准, 信号突变
6、余氯仪不准, 信号飘移, 经常要换试剂; 输出电路损
坏; 漏氯报警器损坏
7、蒸发器电路板烧毁 供电电压不稳
8、加氯点与加氯机数量不统一, 造成加注调节困难 设计不合理
9、余氯仪不能测总余氯 选型不当, 承包商对工艺不够熟悉, 选择各制造厂产品不协调
10、系统使用不够稳定, 流量变动, 引起余氯波动 自控系统的滞后问题引起波动
11、系统加氯量调节不够理想 设计中存在未解决的理论问题;水射器及余氯取样位置确定困难;加氨和加氯的混和影响问题, 缺乏理论根据
滤池反冲系统 1、压力变送器运行不正常, 经常损坏 受潮、进水、雷击
2、液位计污泥堵塞, 差压计探头经常损坏, 检修时间
长 设备本身质量问题, 经常维护不够;缺乏维修备品备件;缺乏专业维修力量
3、电磁阀烧坏 设备本身质量问题; 供电电压不稳
4、快滤池自动反冲不能正常进行 配套设备问题: 阀门不能按指令动作到位；清水阀开启度不稳定; 鼓风机电机烧毁
设计上考虑不够: 进水、冲洗、排水阀水电接点位置选择不够理想
计算机系统 1、PDS系统软件故障 操作工不熟悉设备, 人为操作原因
2、UPS烧毁 供电电压不稳
3、PLC处理器模块故障 设备本身质量问题
4、KT卡故障
仪表 1、碱度计使用不方便, 不适用 设备本身质量问题; 设备选型不当
2、pH计经常有故障
检修不便, 修理时间长 供电电压不稳；缺乏专业维修力量
3、流量计计量不准, 不能正常运行 设备本身质量问题; 流量计进水
4、泥位计故障, 无法运行 杂物缠绕仪表
变频系统 变频设备故障 设备本身质量问题, 元器件不过关；供电电压不稳
2.1.1自控仪表和设备质量问题
从调查中可知, 进口设备中计量泵、压力变送器、低量程浊度仪、pH测定仪、电导测定仪、余氯测定仪、液位变送器、温度变送器、监控主机、PLC或RTU等仪表和设备80%以上运行良好或正常，而问题较多的设备如碱度计引进后从未投产或因运行中故障极多而被拆除占2/ 3, 氨氮测定仪、溶解氧测定仪有1/ 3因使用中故障极多以至引进后从未投入生产, 浓度测定仪和差压变送器有1/ 4因运行中问题较多而停用，这些产品严重地影响了水厂自动化系统运行。
还有些产品在质量上也存在较多问题, 如加氯机漏气、真空调节器漏气、加氯量达不到额定值、计量泵膈膜破裂、变频系统元器件不过关、电磁流量计无法正常工作等等，个别产品甚至是国内淘汰产品, 如有的电磁阀故障后拆开检修时发现,该阀的结构形式在国内早已淘汰，由于这些设备的影响, 致使自动化系统时常发生故障, 无法正常运行。
2.1.2配套设备质量问题
水厂自动化控制是一个系统工程,它必须头脑清晰、思维科学、反应敏捷(计算机、电脑),还需要手脚灵敏(执行设备)、耳聪目敏(检测仪表),才能长期健康地运行。因此除了自控设备、自控仪表必须质量有保证外,即使是一些次要的配套设备也必须忠于工艺要求,密切配合主体系统,才能使自动化系统整体运转起来，然而我们在调查中发现,很多环节的自动化系统运转不起来, 并非是自控系统上存在问题, 或是自控仪表、自控设备存在问题,而是配套设备存在着质量问题,如变频设备故障；滤池清水阀门开启度不稳定,不能按指令动作到位；鼓风机电机烧毁等故障；严重地防碍了泵房自动控制和滤池自动反冲的正常进行。
2.1.3软件质量问题
关于产品质量问题, 还包括计算机软件及PLC程序编制上存在的问题，有的水厂经常发生计算机“死机”现象, 有的原设计只允许一格一格进行滤池冲洗, 却常有两三格滤池同时冲洗现象发生，诸如此类,都是软件质量问题,它们造成控制和调节的紊乱,自控无法正常进行。
2.2备品备件缺乏,检修困难，维修机制落后
有些引进设备在运行中发生故障后,由于没有备品备件,国内无法修复,而请原产品供应商前来修理,则时间很长,而且费用极高。目前，供水企业设备维修大多数采用的仍然是以计划预防性为主的维修制度，大修理周期的确定一般有两种：运行台时（日）累计或定期维修。多数水厂是依据设备运行台时，即当累计运行至一定时数时，定为一个大修理周期，开始对机器进行大修理。而有一些水厂不考核运行台时，只对机器做年修理，即以一年为一个大修理周期，每年高峰供水前，对所有的机泵进行例行检修。但这种维修制度无论是按台时还是按年度确定大修理周期的方法，都带来了很大的问题，既有过修之嫌，又存有估计不到的维修不足，造成事故停机的可能。如广州市自来水公司拥有供水泵组二百余组。在检修过程中，发现有故障的泵组只占10%左右，80%―90%的检修是过剩维修，这对企业的人力、物力造成严重浪费，另外经常拆装水泵，也会降低设备的正常性能，所以必须改进原有的维修方式。
2.3计算机联网存在困难
国内计算机或通讯设备与进口设备的计算机网络相连比较困难,这包括以下三方面原因: 其一,由于外商强调技术专利,不肯将软件编制向用户公开,造成联网及检修的困难。其二,由于在技术上,实现联网也必须进行处理,这些技术处理问题也存在着一定的困难。其三, 由于担心“变动”进口设备,可能引起预料不到的情况而影响正常生产, 因此不敢调整变动,也就无法与国内设备联网,影响了系统的合理性和统一性。
2.4设备选型不当
设备选型不当等问题,主要原因可归纳为两方面,其一, 国内设计院对国外产品不够了解,对其性能没有完全掌握；其二, 国外承包商对我国国情不了解, 对水源水质情况不掌握, 因此选用设备不当, 配套不合理。
在调查中还发现同一功能仪表,选用不同厂商生产的产品,其使用结果则不相同,例如低量程浊度仪,几乎所有选用HACH公司产品的水厂,全部反映运行良好，选用光华.爱而美特公司电磁流量计的水厂也几乎全部反映运行良好，而其他产品的运行情况,不但因不同厂商不同型号而不相同, 即使同一厂商相同型号在不同水厂的运行情况也不一样。
3、解决水厂自动化技术中存在问题的主要办法
3．1用国产设备直接取代
通过对国内市场的细致调查，找到种类、性能指标、接近于进口产品后，直接取用而代之。例如：某自来水公司一水厂将国产在线浊度仪、计量泵应用在自动加药系统中，效果较好；引用国产电磁流量计和超声波流量计对原水、出厂水进行测量，计量较准确；同时该水厂还积极利用国产仪表应用在自动化系统的改造工程中，不仅完全达到了自控系统的各项功能技术要求，而且节约了大量的技改资金。
3．2自我改进，消化吸收
拥有自己技术开发队伍的水司，应充分了解引进设备的性能特点，对系统中存在的问题进行仔细分析、改进，找出解决问题的办法。例如：某水厂 的自动投矾系统改造，就充分体现了技术人员对控 制系统改造持有比较新颖的思路。他们没有采用较为流行的流动电流控制器，而是根据原水水质的特 点，利用原水流量和滤前水浊度作为主要控制参数，滤后水浊度和pH值、水温作为后反馈控制参数，构成闭环控制系统，运行效果较好。
3．3谨慎选用进口设备
经过近十年的运行表明，进口设备虽然具有许多优点，确实在城市供水事业中起到了举足轻重的作用，但是也客观存在着一些问题，不得不引起广大供水同仁的高度重视。我们通过多年的运行效果表明，有的国产设备使用效果良好，维护也比较方便，备品备件能得到及时供应，售后服务能得到保障。所以建议在功能、技术参数能满足自控系统要求的前提下，尽可能使用国产设备。
3．4推陈出新 横向联系
在对进口设备的性能充分了解的基础上，寻找合适的厂家进行制造，不仅解决自身的设备问题，而且还可以推而广之，帮助其他使用同类设备的厂家排忧解难。例如：计量泵的隔膜片、加氯机的管配件等等都可以委托国内厂家生产。同时要加强供水行业之间的技术交流，互通有无，积极推广成熟技术，共同提高自动化技术水平。
3.5慎重选择进口设备、合理配置国产设备
选择 进口设备要了解其工作性能，选择性价比较高的设备。例如投加、水质检测等自动化设备，进口设备报价差别很大。要通过市场调研，重点选择那些性能好、价格低、备件足、售后服务好的进口设备，降低水厂自动化工程的投资。控制设备PLC的选型也是一 样，不要盲目迷信国外著名品牌，例如：美国AB、德国Siemens、法国Schneider等。这些公司的PLC功能齐、性能好但价格较高。而日本的Omron、三菱以及一些国产的PLC，价格相对低廉，完全能够满足水厂自动 化控制的要求。另外比较著名的监控软件，例如：美国FIX、Intouch等软件都非常好，但是价格相当高。国产组态王、天工、台湾的炎黄等很多专业公司的软件产品，也完全能够满足水厂自动化技术要求，而且价格便宜、售后服务也好，应该积极选用。
在水厂自动化工程中，可以放心地选择国产检测、控制设备，例如：水位计、流量计、压力变送器、浊度仪、信号电缆、通讯电缆、防雷避雷器等等。目前国
内有较多品牌的产品可供选择，有些采用进口技术的合资或独资企业的产品性能、可靠性完全可以与进口设备媲美，而且维修方便、配件充足。在真正了解产 品性能的基础上，将不同品牌的国产设备合理布置在一个水厂的控制系统中，是降低水厂自动化投资最为有效的方法。
4、结束语
我国的水厂自动化水平还不够高，应用范围还不够广；只有通过刻苦学习，努力提高自身的专业技术水平，才能确保自控系统安全、可靠地运行，充分发挥自动化设备的功能，达到节能降耗、确保水质、科学管理的目的，尽快提高自动化水平，迅速与国际接轨。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。