出　　自： 《中國給水排水》 1987年第5期第34頁
發表時間： ： 1987-5

范次樵；楊樹歆
( 廣州市自來水公司)

　　本文根據一九八六年十一月在廣州市召開的“凈水廠自動化技術及方向探討會”交流資料及會上研討的有關問題歸納而成。

一、國內凈水廠的自動化現狀

　　我國凈水廠工藝和構筑物形式與國外大致相當，但自動化及科學管理水平較低，大多數水廠仍是分散管理和現場手工操作，藥劑投加及排泥控制等機械化不完善，水質水量連續檢測儀表數量少，品種缺，質量低，制水工藝過程控制和泵組開停控制是憑人的經驗，這些導致了技術經濟指標的低下。
　　近年來，一些科研、設計、生產廠家及用戶，針對生產需要及存在問題，研制了一些新產品，如pH、溶解氧、電導、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及余氯計至今還沒有理想的工業產品，大口徑流量計國內目前有使用超音波、電磁、插入式蝸輪及蝸街、均速管、文丘利、水平螺翼式水表、動壓分流水表及帶微機的明渠流量計，但都存在一些缺點，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日本富士超聲波流量計，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，并縮短測量時對直管段的要求。使用情況較為理想。
　　目前，國內取水泵站多采用現場手動控制，或中央集中控制，少數遠距離控制，尚未有自動控制。取水量調節一般依靠水泵運轉臺數粗調，用閥門開啟度作微調，僅個別水廠采用變速調節。廣州自來水公司一九八○年進行了《西村水廠一級泵站微機控制系統》的研制，對三個泵站的十一臺850 kW泵組按供水量及清水池水位實時變化自動啟停適當泵組，取得一定的經驗。
　　送水泵站的控制有采用簡單的臺數控制，越限自動停車，按水庫水位或管道水壓開停備用泵組，在運轉機組出現故障時自動開啟或以臺時數平均運行等現場手動或中央集中控制方式。京、津、滬、寧、穗等地相繼采用交流串級調速電機使水泵處于高效運轉，上海積累豐富經驗，取得節能效益。廣州引進瑞典ASEA 公司KASKAD8A調速設備，已投入運行。正在開展微機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械排泥，哈爾濱等自來水公司研究光電自動排泥，節約加藥原水。蘭州第一水廠d 100m輻射沉淀池采用微機對沉淀池進出水及排泥自控，收到良好效果。濾池反沖洗控制有虹吸濾池自動反沖洗，也有按水頭損失控制，或按濾池運行時間控制以及按濁度控制等。上海長橋水廠采用P C微機控制移動罩濾池具有很多優點。對于加藥，絕大多數采用人工投加、滬、穗等地八十年代初相繼研制成功模擬濁度自動投礬系統，收到良好效果。近年有的研制采用微機投加裝置。絕大多數水廠按水量比例及憑經驗判斷水質來投加消毒劑，阻礙投氯自動化進程的主要是余氯檢測儀器不完善及水質變化隨機性。深圳、珠海、上海等地引進國外先進投氯設備，運行情況令人滿意。
　　國內大多數水廠都是采用分散管理和現場手動操作方式。七十年代后期，京、津、滬、穗搞了一些數據采集設備，近年天津芥園水廠逐步建立產水調度自動化系統。正在建設中的北京水源九廠，其過程控制系統采用日本橫河電機的YEWPACK和CENTUM，其結果甚為引人關注。預計明年投產的長春“中日友誼水廠”采用全套日本的分散控制集中管理方式，相信對國內水廠提高自動化管理與控制水平會有幫助。隨著微機進入辦公自動化領域，京、津、滬、穗等自來水公司在工資、計統、財務、水量、水費管理等方面已取得進展，提高了企業的管理水平。例如上海自來水公司近二年開發了十四個對加強企業管理行之有效的軟件系統(1. 水量綜合信息管理系統； 2.計劃用水管理系統；3. 水量預報預測系統；4. 大型設備管理系統；5. 數據收集系統6. 倉庫物資管理系統；7. 工資獎金軟件系統；8. 成本分析報表軟件系統；9. 專用基金管理軟件系統；10、資金平衡報表；11. 利潤成本分析表；12.科技干部人事檔案系統；13.印票機；14.“OMNINET”網絡系統)，并為無錫市自來水公司開發財務方面的五個管理軟件(成本完成情況表；單位成本分析表；原材料動力報表；利潤分析表；自來水指標完成情況表)。
　　最近幾年，不少大中城市逐漸建立起輸配水數據采集及通訊調度網，正在向經濟調度方向發展，鄭州自來水公司在供水優化調度方面進行了認真細致的探索，對二級調度構成，遙測遙信及數據采集，計算機系統軟件，優化數學模型等進行研制，取得進展。隨著通信、計算機、系統工程、過程儀表、遙測遙控設備的進步以及數學在給水自動化工程的滲透，相信優化調度并非遙遠的目標。當前存在通道可靠性有待提高，采集信號儀表種類不全，質量有的不高以及給水規律隨機性大等困難。

二、國內凈水廠自動化方向探討

　　我國凈水廠自動化起步晚，與國外有很大差距，最近幾年才逐漸重視，為了加速國內水廠自動化進展，除加強組織管理，制訂及貫徹適合國情，符合科學發展規律的技術政策外，對于水廠自動化發展方向，包括長期規劃、中期計劃、近期目標以及實施方法和技術保證，進行認真探討十分必要，對防止盲目性、片面性、形式主義，少走彎路具有現實意義。
　　凈水廠自動化目的是保證自來水生產的高效、優質、低耗、安全，提高服務質量，提高社會效益。借鑒國外經驗，按國情廠情制訂切實可行、遠近結合、先易后難、逐步實現的計劃十分重要，具體看法是:
　　1. 地下水源廠
　　國內分散井群集中監控已有相當歷史，從簡易裝置(單線式、極性式、簡易編碼式、頻率式)發展到時分制脈碼傳輸。近年來已出現微機遠動裝置。它對于提高供水連續性、可靠性、數據采集整理積累等方面具有很多優點，但在價格、維修、使用、及交貸時間等方面存在問題。為此，盡快研制集成度高，故障率低的數-話兼容電臺及高增益防雷天線以及定型系列化的遙測遙控功能微機化設備十分重要。
　　2. 中小型地表水廠
　　目前國內多數中小型地表水廠設備比較陳舊，技術力量缺乏。因此，搞自動化條件尚不具備。有條件的少數水廠，應從機械化，特別是儀表化基礎工作入手，進而搞工藝參數集中檢測記錄，再搞各工藝環節分散調節控制，最后是水廠集中管理。這樣循序漸進，分期投資，逐步實現則才比較現實。
　　3. 大型地表水廠改造
　　我國大型水廠，多數一方面進行挖潛擴建或填平補齊以滿足供水急劇發展需要，一方面又面臨設備更新及技術改造的艱巨任務。提高水廠自動化水平的課題已擺到議事日程。但按一個完整的水廠自動控制系統來實施，不論在資金上還是技術條件上都是不現實的，應該針對薄弱環節，按照需要與可能確定項目，在近期及中期逐步實施。首先應該充實水廠的檢測項目，實現投藥機械化及裝置自動化。水廠生產工藝過程各環節自動檢測是實現自動化的基礎，檢測項目主要是流量、水質及壓力等(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壓力)。投藥自動化裝置也是關鍵環節，就是要使混凝劑和消毒劑的投加機械具備自動化功能。在凈水構筑物中，沉淀池排泥的機械設備和濾池運行方面，其操作在機械化的基礎上實施自動化，泵站水泵開停機一步化(程控化)等等。只有分步驟地實現上述多個環節的自動化，才能實現水廠系統的全面自動化。例如，天津芥園水廠參考國外給水系統廣泛應用的“3 C”技術(Computer Communication Control)，根據廠情，按照管理集中，分散控制的原則，建立產水調度自動化系統。調度室實現集中管理、監測、現場操作控制，根據先易后難的次序，系統設計一期的設施內容為微型機數據集中采集系統和模擬盤監示系統，二期設施為現場局部控制系統(開環或閉環)、即加氯系統、加藥系統、水質參數自動連續檢測系統濾池沖洗系統、泵站開停控制系統，這些內容根據可能逐步實現。第一期工程已予實施，完成了基礎性工作，實現模擬盤監視系統和微機數據采集與處理系統，擬逐步充實內容，完善處理功能，實現集中管理集中監測，現場操作，電話調度，指導生產的功能。已裝模擬量儀表16具，其中水位計14具，出廠水壓表兩具；脈沖數字量儀表18具；(其中出廠流量表6具，送水泵組遠傳電度表12具)；濾池運行狀態及泵組開停狀態信號量計57個；敷設信號電纜通道約10k m；鑲鉗式模擬盤18面；(其中產水工藝流程盤11面，供電盤4面，備用盤3面)。模擬圖包括產水構筑物、工藝管道、閘門以及泵組，16具模擬量瞬時值三位半數字表，6具出廠流量累積值六位數字儀表，57個運行信號，93個管路閘門的開關狀態模擬顯示。采用雙機運行方式，輻射式通道方案，微機顯示漢字化。該系統在生產調度中發揮了很好的作用。該系統目前存在采集數據尚不齊全，人機對話時間較短促，用軟件比較報警有不足之處。芥園水廠產水自動調度系統是老廠搞自動化的范例，其經驗值得借鑒。
　　4. 新建水廠
　　國外新建水廠毫無例外地引入計算機管理與控制系統。小型水廠采用集中控制及管理的單計算機系統，大型水廠采用以微機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合。我國水廠設計者目前要設計一套完整的計算機管理控制系統，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”自動化設施由日本無償提供，這在國內尚屬首次。北京水源九廠是借助亞運會，引進日本橫河電機全套過程控制系統。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，則應盡量采用國內先進成果，盡量提高水廠機械化及儀表化應用范圍，并預測水廠自動化發展趨勢和創造基礎條件，包括在平面布置上留出監控室位置；預留水泵可能變速及配套設備場地；預留水量儀表需要測量的直管段及儀表間儀表井:預留濾池測水頭損失、濁度、流量等儀表的位置和條件；考慮藥劑運輸、稱量、配制、投加的流水線；閥門電動化；水泵開停一步化等等。也可以考慮引進急需的國內尚無法提供的儀表或加藥、消毒等設備，以加速自動化進程，提高水廠現代化水平。