水是人民生活和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不可或缺的自然資源。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人口的增長，城市化建設(shè)不斷深入，各類高層建筑的拔地而起，人們對水的需求愈來愈多，尤其對供水品質(zhì)、供水質(zhì)量及供水安全等方面的要求越來越高。因此，如何提高水廠生產(chǎn)的可靠性和安全性，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗及高效供水，成為了整個行業(yè)共同追求的目標(biāo)。

為此，我公司在保持水質(zhì)監(jiān)測行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先的同時，聚集了一批自動化技術(shù)、水處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的專家，在水廠自動化及恒壓供水方面做了大量研究，經(jīng)多年的實踐及經(jīng)驗積累，結(jié)合我國制水行業(yè)的工藝特點及現(xiàn)狀，形成了一整套水廠自動化及恒壓供水的解決方案。

1.水廠自動化

所謂水廠自動化，即將水質(zhì)檢測技術(shù)、水處理控制技術(shù)、變頻節(jié)能技術(shù)、綜合自動化系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與水廠生產(chǎn)過程相結(jié)合，實現(xiàn)濾池自動化、投加自動化、泵站自動化、水質(zhì)檢測自動化等全程自動控制及現(xiàn)場數(shù)據(jù)的信息采集，并通過網(wǎng)絡(luò)與水廠監(jiān)控中心連接，實現(xiàn)"集中監(jiān)控和管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享"，以保證整個水廠的運行協(xié)調(diào)、一致的操作方式。

其系統(tǒng)框圖如下: 

圖1 水廠自動化系統(tǒng)架構(gòu)圖

其中：

?  設(shè)備層：由現(xiàn)場在線水質(zhì)監(jiān)測儀表、泵、閥、流量計、壓力計、液位計、鼓風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)、加氯機(jī)等設(shè)備組成。為受控制對象。

?  采集控制層：由車間控制中心和車間內(nèi)分控柜組成，負(fù)責(zé)在線水質(zhì)參數(shù)的采集傳輸、現(xiàn)場設(shè)備的自動控制，并上報到水廠監(jiān)控中心。

?  監(jiān)控層：由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、工程師站、操作員站、以太網(wǎng)交換機(jī)等組成。接收各個車間控制中心設(shè)備運行狀態(tài)、告警信息，實時顯示水廠工藝流程狀態(tài)，對設(shè)備可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，同時建立水質(zhì)特征污染物數(shù)據(jù)庫，對原水處的實時光譜進(jìn)行運算，實現(xiàn)水質(zhì)預(yù)警。

水廠自動化建設(shè)中，我們將遵循先進(jìn)性、實用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、開放性的原則，滿足供水工程生產(chǎn)管理和水處理工藝對自動化控制的要求。實現(xiàn)水廠生產(chǎn)過程的自動化，以及廠內(nèi)生產(chǎn)調(diào)度、行政辦公、后勤管理、生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)視的網(wǎng)絡(luò)化和可視化，以適應(yīng)目前我國和經(jīng)濟(jì)部門正在推行的電子政務(wù)和電子商務(wù)的政策，將水廠建設(shè)成一座具有高度自動化和信息化水平、管理方便的現(xiàn)代化供水企業(yè)。

2.變頻恒壓供水

長期以來，傳統(tǒng)供水方式在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水、消防供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動化程度較，主要是因為傳統(tǒng)供水采取恒速泵加壓供水、氣壓罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速供水等方式。

分析研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)供水方式普遍在不同程度上存在浪費水電資源、效率低、可靠性差、自動化程度不高等缺點，嚴(yán)重影響居民用水、工業(yè)系統(tǒng)用水以及消防用水安全。

隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)以其環(huán)保、節(jié)能和高品質(zhì)供水等特點，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)及高層建筑的生活及消防供水中。

變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程圖如下：

圖2 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程圖

變頻恒壓供水系統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)可以實現(xiàn)水泵電機(jī)無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今Zui先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。變頻恒壓供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，無論是設(shè)備的投資、運行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢。

變頻恒壓供水系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢就是節(jié)能。下面我們以通過調(diào)節(jié)流量的方式將水泵的揚程特性做對比分析。

        如圖 3所示，設(shè)用戶所需流量QX為額定流量的60%(即QX=60%QN)。當(dāng)通過關(guān)小閥門來實現(xiàn)時，管阻特性將改變?yōu)榍€③，而揚程特性則仍為曲線①，故供水系統(tǒng)的工作點移至E點，這時，流量減小為QE(=Qx)，揚程增加為HE，供水功率PC與面積ODEJ成正比。

圖3 調(diào)節(jié)流量的方法與比較

當(dāng)通過降低轉(zhuǎn)速使得Qx=60%Qn時，揚程特性為曲線②，故工作點移向C點。這時流量減小為QE（=Qx），揚程減小為Hc，供水功率PC與面積0DCK成正比。

比較上述兩種調(diào)節(jié)流量的方法可以看出，在所需流量小于額定流量(Qx<QN)的情況下，轉(zhuǎn)速控制方式下的揚程比閥門控制方式下的揚程小得多，所以轉(zhuǎn)速控制方式所需的供水功率也比閥門控制方式下的功率小得多。兩者之差△P便是轉(zhuǎn)速控制方式節(jié)約的供水功率，它與面積KCEJ成正比。由此可見，其節(jié)能效果非常顯著。

因此，變頻恒壓技術(shù)與PLC控制技術(shù)相結(jié)合，使供水系統(tǒng)向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。同時，這種技術(shù)也是未來供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中成片開發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必備技術(shù)。