出　　自： 《中國給水排水》 1987年第5期第34頁
發(fā)表時(shí)間： ： 1987-5

范次樵；楊樹歆
( 廣州市自來水公司)

　　本文根據(jù)一九八六年十一月在廣州市召開的“凈水廠自動(dòng)化技術(shù)及方向探討會(huì)”交流資料及會(huì)上研討的有關(guān)問題歸納而成。

一、國內(nèi)凈水廠的自動(dòng)化現(xiàn)狀

　　我國凈水廠工藝和構(gòu)筑物形式與國外大致相當(dāng)，但自動(dòng)化及科學(xué)管理水平較低，大多數(shù)水廠仍是分散管理和現(xiàn)場手工操作，藥劑投加及排泥控制等機(jī)械化不完善，水質(zhì)水量連續(xù)檢測儀表數(shù)量少，品種缺，質(zhì)量低，制水工藝過程控制和泵組開停控制是憑人的經(jīng)驗(yàn)，這些導(dǎo)致了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的低下。
　　近年來，一些科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)廠家及用戶，針對生產(chǎn)需要及存在問題，研制了一些新產(chǎn)品，如pH、溶解氧、電導(dǎo)、氧化還原電位、壓力、液位、流量、溫度、電壓、電流、功率等檢測儀表。但水廠必不可少的濁度計(jì)及余氯計(jì)至今還沒有理想的工業(yè)產(chǎn)品，大口徑流量計(jì)國內(nèi)目前有使用超音波、電磁、插入式蝸輪及蝸街、均速管、文丘利、水平螺翼式水表、動(dòng)壓分流水表及帶微機(jī)的明渠流量計(jì)，但都存在一些缺點(diǎn)，使用情況還不十分理想。天津、上海、廣州等自來水公司近年引進(jìn)日本富士超聲波流量計(jì)，有便攜式及固定安裝式二種，若采用四通道測量(需加附件)則測量精度可大大提高，并縮短測量時(shí)對直管段的要求。使用情況較為理想。
　　目前，國內(nèi)取水泵站多采用現(xiàn)場手動(dòng)控制，或中央集中控制，少數(shù)遠(yuǎn)距離控制，尚未有自動(dòng)控制。取水量調(diào)節(jié)一般依靠水泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)粗調(diào)，用閥門開啟度作微調(diào)，僅個(gè)別水廠采用變速調(diào)節(jié)。廣州自來水公司一九八○年進(jìn)行了《西村水廠一級(jí)泵站微機(jī)控制系統(tǒng)》的研制，對三個(gè)泵站的十一臺(tái)850 kW泵組按供水量及清水池水位實(shí)時(shí)變化自動(dòng)啟停適當(dāng)泵組，取得一定的經(jīng)驗(yàn)。
　　送水泵站的控制有采用簡單的臺(tái)數(shù)控制，越限自動(dòng)停車，按水庫水位或管道水壓開停備用泵組，在運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)開啟或以臺(tái)時(shí)數(shù)平均運(yùn)行等現(xiàn)場手動(dòng)或中央集中控制方式。京、津、滬、寧、穗等地相繼采用交流串級(jí)調(diào)速電機(jī)使水泵處于高效運(yùn)轉(zhuǎn)，上海積累豐富經(jīng)驗(yàn)，取得節(jié)能效益。廣州引進(jìn)瑞典ASEA 公司KASKAD8A調(diào)速設(shè)備，已投入運(yùn)行。正在開展微機(jī)控制送水泵組的研究。
　　在凈水工藝的排泥、過濾、投藥、消毒方面，大多數(shù)中小型水廠仍用人工排泥方式，大型水廠逐步采用刮排式或抽吸式機(jī)械排泥，哈爾濱等自來水公司研究光電自動(dòng)排泥，節(jié)約加藥原水。蘭州第一水廠d 100m輻射沉淀池采用微機(jī)對沉淀池進(jìn)出水及排泥自控，收到良好效果。濾池反沖洗控制有虹吸濾池自動(dòng)反沖洗，也有按水頭損失控制，或按濾池運(yùn)行時(shí)間控制以及按濁度控制等。上海長橋水廠采用P C微機(jī)控制移動(dòng)罩濾池具有很多優(yōu)點(diǎn)。對于加藥，絕大多數(shù)采用人工投加、滬、穗等地八十年代初相繼研制成功模擬濁度自動(dòng)投礬系統(tǒng)，收到良好效果。近年有的研制采用微機(jī)投加裝置。絕大多數(shù)水廠按水量比例及憑經(jīng)驗(yàn)判斷水質(zhì)來投加消毒劑，阻礙投氯自動(dòng)化進(jìn)程的主要是余氯檢測儀器不完善及水質(zhì)變化隨機(jī)性。深圳、珠海、上海等地引進(jìn)國外先進(jìn)投氯設(shè)備，運(yùn)行情況令人滿意。
　　國內(nèi)大多數(shù)水廠都是采用分散管理和現(xiàn)場手動(dòng)操作方式。七十年代后期，京、津、滬、穗搞了一些數(shù)據(jù)采集設(shè)備，近年天津芥園水廠逐步建立產(chǎn)水調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。正在建設(shè)中的北京水源九廠，其過程控制系統(tǒng)采用日本橫河電機(jī)的YEWPACK和CENTUM，其結(jié)果甚為引人關(guān)注。預(yù)計(jì)明年投產(chǎn)的長春“中日友誼水廠”采用全套日本的分散控制集中管理方式，相信對國內(nèi)水廠提高自動(dòng)化管理與控制水平會(huì)有幫助。隨著微機(jī)進(jìn)入辦公自動(dòng)化領(lǐng)域，京、津、滬、穗等自來水公司在工資、計(jì)統(tǒng)、財(cái)務(wù)、水量、水費(fèi)管理等方面已取得進(jìn)展，提高了企業(yè)的管理水平。例如上海自來水公司近二年開發(fā)了十四個(gè)對加強(qiáng)企業(yè)管理行之有效的軟件系統(tǒng)(1. 水量綜合信息管理系統(tǒng)； 2.計(jì)劃用水管理系統(tǒng)；3. 水量預(yù)報(bào)預(yù)測系統(tǒng)；4. 大型設(shè)備管理系統(tǒng)；5. 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)6. 倉庫物資管理系統(tǒng)；7. 工資獎(jiǎng)金軟件系統(tǒng)；8. 成本分析報(bào)表軟件系統(tǒng)；9. 專用基金管理軟件系統(tǒng)；10、資金平衡報(bào)表；11. 利潤成本分析表；12.科技干部人事檔案系統(tǒng)；13.印票機(jī)；14.“OMNINET”網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))，并為無錫市自來水公司開發(fā)財(cái)務(wù)方面的五個(gè)管理軟件(成本完成情況表；單位成本分析表；原材料動(dòng)力報(bào)表；利潤分析表；自來水指標(biāo)完成情況表)。
　　最近幾年，不少大中城市逐漸建立起輸配水?dāng)?shù)據(jù)采集及通訊調(diào)度網(wǎng)，正在向經(jīng)濟(jì)調(diào)度方向發(fā)展，鄭州自來水公司在供水優(yōu)化調(diào)度方面進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的探索，對二級(jí)調(diào)度構(gòu)成，遙測遙信及數(shù)據(jù)采集，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，優(yōu)化數(shù)學(xué)模型等進(jìn)行研制，取得進(jìn)展。隨著通信、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)工程、過程儀表、遙測遙控設(shè)備的進(jìn)步以及數(shù)學(xué)在給水自動(dòng)化工程的滲透，相信優(yōu)化調(diào)度并非遙遠(yuǎn)的目標(biāo)。當(dāng)前存在通道可靠性有待提高，采集信號(hào)儀表種類不全，質(zhì)量有的不高以及給水規(guī)律隨機(jī)性大等困難。

二、國內(nèi)凈水廠自動(dòng)化方向探討

　　我國凈水廠自動(dòng)化起步晚，與國外有很大差距，最近幾年才逐漸重視，為了加速國內(nèi)水廠自動(dòng)化進(jìn)展，除加強(qiáng)組織管理，制訂及貫徹適合國情，符合科學(xué)發(fā)展規(guī)律的技術(shù)政策外，對于水廠自動(dòng)化發(fā)展方向，包括長期規(guī)劃、中期計(jì)劃、近期目標(biāo)以及實(shí)施方法和技術(shù)保證，進(jìn)行認(rèn)真探討十分必要，對防止盲目性、片面性、形式主義，少走彎路具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　凈水廠自動(dòng)化目的是保證自來水生產(chǎn)的高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、安全，提高服務(wù)質(zhì)量，提高社會(huì)效益。借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，按國情廠情制訂切實(shí)可行、遠(yuǎn)近結(jié)合、先易后難、逐步實(shí)現(xiàn)的計(jì)劃十分重要，具體看法是:
　　1. 地下水源廠
　　國內(nèi)分散井群集中監(jiān)控已有相當(dāng)歷史，從簡易裝置(單線式、極性式、簡易編碼式、頻率式)發(fā)展到時(shí)分制脈碼傳輸。近年來已出現(xiàn)微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置。它對于提高供水連續(xù)性、可靠性、數(shù)據(jù)采集整理積累等方面具有很多優(yōu)點(diǎn)，但在價(jià)格、維修、使用、及交貸時(shí)間等方面存在問題。為此，盡快研制集成度高，故障率低的數(shù)-話兼容電臺(tái)及高增益防雷天線以及定型系列化的遙測遙控功能微機(jī)化設(shè)備十分重要。
　　2. 中小型地表水廠
　　目前國內(nèi)多數(shù)中小型地表水廠設(shè)備比較陳舊，技術(shù)力量缺乏。因此，搞自動(dòng)化條件尚不具備。有條件的少數(shù)水廠，應(yīng)從機(jī)械化，特別是儀表化基礎(chǔ)工作入手，進(jìn)而搞工藝參數(shù)集中檢測記錄，再搞各工藝環(huán)節(jié)分散調(diào)節(jié)控制，最后是水廠集中管理。這樣循序漸進(jìn)，分期投資，逐步實(shí)現(xiàn)則才比較現(xiàn)實(shí)。
　　3. 大型地表水廠改造
　　我國大型水廠，多數(shù)一方面進(jìn)行挖潛擴(kuò)建或填平補(bǔ)齊以滿足供水急劇發(fā)展需要，一方面又面臨設(shè)備更新及技術(shù)改造的艱巨任務(wù)。提高水廠自動(dòng)化水平的課題已擺到議事日程。但按一個(gè)完整的水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)施，不論在資金上還是技術(shù)條件上都是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)該針對薄弱環(huán)節(jié)，按照需要與可能確定項(xiàng)目，在近期及中期逐步實(shí)施。首先應(yīng)該充實(shí)水廠的檢測項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)投藥機(jī)械化及裝置自動(dòng)化。水廠生產(chǎn)工藝過程各環(huán)節(jié)自動(dòng)檢測是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，檢測項(xiàng)目主要是流量、水質(zhì)及壓力等(包括取水流量，原水濁度，原水pH，堿度，待濾水濁度，過濾水流量，配水濁度，余氯，壓力，流量，以及出廠壓力及管網(wǎng)壓力)。投藥自動(dòng)化裝置也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，就是要使混凝劑和消毒劑的投加機(jī)械具備自動(dòng)化功能。在凈水構(gòu)筑物中，沉淀池排泥的機(jī)械設(shè)備和濾池運(yùn)行方面，其操作在機(jī)械化的基礎(chǔ)上實(shí)施自動(dòng)化，泵站水泵開停機(jī)一步化(程控化)等等。只有分步驟地實(shí)現(xiàn)上述多個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，才能實(shí)現(xiàn)水廠系統(tǒng)的全面自動(dòng)化。例如，天津芥園水廠參考國外給水系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的“3 C”技術(shù)(Computer Communication Control)，根據(jù)廠情，按照管理集中，分散控制的原則，建立產(chǎn)水調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。調(diào)度室實(shí)現(xiàn)集中管理、監(jiān)測、現(xiàn)場操作控制，根據(jù)先易后難的次序，系統(tǒng)設(shè)計(jì)一期的設(shè)施內(nèi)容為微型機(jī)數(shù)據(jù)集中采集系統(tǒng)和模擬盤監(jiān)示系統(tǒng)，二期設(shè)施為現(xiàn)場局部控制系統(tǒng)(開環(huán)或閉環(huán))、即加氯系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、水質(zhì)參數(shù)自動(dòng)連續(xù)檢測系統(tǒng)濾池沖洗系統(tǒng)、泵站開?？刂葡到y(tǒng)，這些內(nèi)容根據(jù)可能逐步實(shí)現(xiàn)。第一期工程已予實(shí)施，完成了基礎(chǔ)性工作，實(shí)現(xiàn)模擬盤監(jiān)視系統(tǒng)和微機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，擬逐步充實(shí)內(nèi)容，完善處理功能，實(shí)現(xiàn)集中管理集中監(jiān)測，現(xiàn)場操作，電話調(diào)度，指導(dǎo)生產(chǎn)的功能。已裝模擬量儀表16具，其中水位計(jì)14具，出廠水壓表兩具；脈沖數(shù)字量儀表18具；(其中出廠流量表6具，送水泵組遠(yuǎn)傳電度表12具)；濾池運(yùn)行狀態(tài)及泵組開停狀態(tài)信號(hào)量計(jì)57個(gè)；敷設(shè)信號(hào)電纜通道約10k m；鑲鉗式模擬盤18面；(其中產(chǎn)水工藝流程盤11面，供電盤4面，備用盤3面)。模擬圖包括產(chǎn)水構(gòu)筑物、工藝管道、閘門以及泵組，16具模擬量瞬時(shí)值三位半數(shù)字表，6具出廠流量累積值六位數(shù)字儀表，57個(gè)運(yùn)行信號(hào)，93個(gè)管路閘門的開關(guān)狀態(tài)模擬顯示。采用雙機(jī)運(yùn)行方式，輻射式通道方案，微機(jī)顯示漢字化。該系統(tǒng)在生產(chǎn)調(diào)度中發(fā)揮了很好的作用。該系統(tǒng)目前存在采集數(shù)據(jù)尚不齊全，人機(jī)對話時(shí)間較短促，用軟件比較報(bào)警有不足之處。芥園水廠產(chǎn)水自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)是老廠搞自動(dòng)化的范例，其經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。
　　4. 新建水廠
　　國外新建水廠毫無例外地引入計(jì)算機(jī)管理與控制系統(tǒng)。小型水廠采用集中控制及管理的單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，大型水廠采用以微機(jī)為主的分散控制集中管理方式，中型水廠是其中一種或二者結(jié)合。我國水廠設(shè)計(jì)者目前要設(shè)計(jì)一套完整的計(jì)算機(jī)管理控制系統(tǒng)，條件還不具備。如何對待，其解決辦法及途徑可以多種形式。
長春自來水公司“中日友誼水廠”自動(dòng)化設(shè)施由日本無償提供，這在國內(nèi)尚屬首次。北京水源九廠是借助亞運(yùn)會(huì)，引進(jìn)日本橫河電機(jī)全套過程控制系統(tǒng)。上述兩種是“拿來”方式，具有較高水平。更多新建水廠不具備這樣的條件，則應(yīng)盡量采用國內(nèi)先進(jìn)成果，盡量提高水廠機(jī)械化及儀表化應(yīng)用范圍，并預(yù)測水廠自動(dòng)化發(fā)展趨勢和創(chuàng)造基礎(chǔ)條件，包括在平面布置上留出監(jiān)控室位置；預(yù)留水泵可能變速及配套設(shè)備場地；預(yù)留水量儀表需要測量的直管段及儀表間儀表井:預(yù)留濾池測水頭損失、濁度、流量等儀表的位置和條件；考慮藥劑運(yùn)輸、稱量、配制、投加的流水線；閥門電動(dòng)化；水泵開停一步化等等。也可以考慮引進(jìn)急需的國內(nèi)尚無法提供的儀表或加藥、消毒等設(shè)備，以加速自動(dòng)化進(jìn)程，提高水廠現(xiàn)代化水平。