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河东水厂实习报告
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一、河东水厂概述
河东水厂于1993年3月动工建设首期工程。从高州水库引水，经东干渠引至山阁调节水库，再用地下管道送到河东水厂。河东水厂首期工程于1995年8月8日供水，市区日供水能力提高到23.5万立方米。为了配合“大茂名”的发展，1998年茂名市利用国债资金和丹麦贷款建设了河东水厂二期工程和水东开发区输水管线工程，日供水能力提高到33.5万立方米，供水范围从市区拓展到茂港区。与此同时，茂名市自来水公司投入大量资金，提高水质检测手段，引进国外先进设备建立了“广东省城市供水水质监测网茂名监测站”，严格执行水质三级检测制度，出厂水质达到或优于国家标准，通过了省计量认证，确保了供水质量。开创了水量够、水质好、压力足的良好供水局面。
二、河东水厂工艺流程
① 源水 以高州水库水水作为源水，经东干渠引至山阁调节水库，再用地下管道送到河东水厂。
② 加药 进水处加药，作用是使有机物与杂质形成大的颗粒、沉淀，再经过混合槽使药剂与水充分混合。
③ 沉淀。在反应池中形成矾花颗粒（比重大），反应池中的藻类和底部基泥定期清洗。到到沉淀池是可沉淀矾花。 ④ 过滤。除去细小杂质。过滤池底部铺有单层晶质石英砂，用来除去细小杂质，水面的藻类定期打捞，河东水厂使用吹风机进行反冲洗，有效地除去藻类，保证了出水质量。
⑤ 消毒 因为河东水厂前加氯已不再用（前加氯用于预处理水质较差的源水，河东水厂的源水水质好，故不需要前加氯），故只进行了后加氯。水出沉淀池出来后进入后加氯。氯气能够穿透细菌的细胞壁，破坏细菌内的酶，从而杀死细菌，由加氯机添加。由于气态氯和液态氯的体积比为470倍左右，故而使用的是液态氯。加氯的方法是先是液态氯与少量的水混合均匀，然后再通过管道添加到水中。
⑥ 清水池 加氯之后的水流入清水池，清水池能延迟反应时间，确保消毒的反应完全。
⑦ 二级泵站 泵是以并联方式工作的，一共有7台。用作往送水管网中输送饮用水。
⑧ 用户 经过上述主要的工艺处理，只要出水合格（浊度<1度，含氯浓度在0.3到0.7间），即可送往城市管网。
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三、系统组成
1、调速系统
水厂调速系统是技改项目，水厂刚建成时，供水量较小且昼夜变化较大，故富余扬程较大且水泵工作点严重偏离高效区，而采用调速系统则克服了上述缺点。由于采用了网络控制且取消了常规的继电器控制，因此改造进行得非常顺利，只需将一次线路作一些改动，二次控制改动的工程量微乎其微。在选用变频器时，购买了能与PLC通讯的产品(带DEVICENET接口)，因此只需在变频器和PLC之间连接一对通讯线便可在中控室完成对变频器的任何操作，PLC也可通过预定程序调节电机转速，从而进行出厂水压的闭环控制。但现在水厂的变频器已经坏了，水厂利用测试出水压力的大小来控制电机的转速，从而控制阀门来控制出水量。 2、系统的智能性
自控系统的实用性实际上要求系统有较高的智能度或容错能力。开发大型的系统是比较困难的，但可以将平常的运行经验加入控制程序中，即加入若干个智能点。譬如可以通过出口压力信号或电机电流判断反冲洗水泵是否出水(因离心水泵空转时的电流比正常运转时的电流小得多)；又如当程控打开某滤池的排水阀时，其全开行程开关未动作，但此时滤池水位突然下降，由此判断排水阀已打开而不必终止程序执行。这些智能点的加入使系统的适应能力大大提高，PLC通过分析有限的信号量可以发现被控设备的故障。这种将运行人员经验化
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为智能控制的方法是传统继电控制或单回路调节仪表所无法比拟的 3、过程控制及远程手动操作
水厂过程控制(如对加氯、加矾、恒水位控制等)具有惯性大、纯滞后时间长等特点。对于加药系统来说，纯滞后时间由其投加点及采样点的距离决定。作为一个特例，滤后水加氯较为复杂，为了达到自动控制的目的，要求氯气经充分混合后立即检查余氯值作为复合环控制的反馈信号。但有的工艺设计将混合接触时间定得太长，尤其在建厂初期因制水量远小于额定产量，水流速度慢，造成混合接触的时间更长，对控制系统来说，即意味着纯滞后时间的延长。在这种情况下，滤后水加氯即便采用复合环控制，效果也不太理想。河东水厂的后加氯采用了采样PID控制，通过控制其采样周期来补偿系统的纯滞后时间，效果很好，真正做到了自动投加。当然也可以利用PLC所提供的PID指令构成串级控制系统，其目的都是为了克服或补偿系统纯滞后时间太长对控制带来的影响。
对于惯性大、纯滞后时间长的系统采用手动控制是很有效的，一个熟练的操作工人并不需要频繁的操作就能将余氯、清水池水位等控制得很好。
四、相关环节
1、.滤池反冲洗
反冲洗又称滤池冲洗。为恢复滤池正常工作所采用的反向水流冲洗滤层的操作过程。 操作时，水流经底部排水系统反向通过滤池，以冲洗掉滤料中的堵塞物质，并减少产生水头损失的因素。
河东水厂滤池的清洗分三步骤完成：气洗－－水洗－－气水混合洗。 其中一期滤池40小时冲洗一次，二期滤池75小时冲洗一次。
气水反冲洗滤池是九十年代引进的一种新型过滤工艺，与传统工艺相比有其明显的优点：运行周期长、杂质穿透深、反冲洗水耗低、滤料损耗小等。其主要特点在于采用了均质滤料，用空气擦洗一气水混合冲洗一低速水流漂洗加表面扫洗工艺取代了传统工艺中的高速水流反冲洗。 2、投矾加药
在自来水行业，加矾自动控制系统是复杂和关键的环节。以流动电流SCD为主参数形成负反馈控制的内环，以出水蚀度信号为目标值形成负反馈控制的外环，以源水流量及源水浊度值为参考值形成前馈控制模型，全系统中心控制器采用PID和智能模糊控制算法，消除大惯性系统的不利因素。保证清水浊度标准。 河东水厂系统采用双回路投矾系统，互为备用，当某一路发生故障比如：矾池液位下限；搅拌系统故障；计量泵故障；阀门故障；脉动缓冲器故障；管路故障；需要检修等情况时，均能自动切换到另一路投矾系统。确保不间断投加，保证供水质量。
双回路投矾系统，一用一备，当一个池的液位过低或计量泵故障时，PLC
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自动切换投矾线路。 电动隔膜计量泵，调节范围宽，使用寿命长。 变频调速和伺服冲程联合控制 PLC采集各种水质参数并传输到投矾系统。
3、生产过程控制
加药间的生产流程控制主要是投矾量的控制，投矾量需要根据源水流量和矾花生成量来控制，源水的流量控制投矾泵电机的转速；电机由控制室内的变频器供电，从而改变变频器的频率就可以控制电机的转速。矾花生成量控制投矾泵的振幅。源水流量越大，投矾泵电机的转速越快，投入氯化铝溶液的量越大；而矾花生成量（反应矾花的生成效果）控制投矾泵的振幅，振幅越大，投入的氯化铝溶液的量越大。投矾量的控制有3 种控制方式，一种是手动控制，主要在特殊情况（如故障）使用，此时，投矾量不具备自动控制的功能。第二种控制方式是中控制方式，由现场控制仪表根据源水流量和矾花生成量控制投矾量，控制算法为常规的PID算法。另一种控制方式是中控室控制方式，控制信号由中控室给出。 在加药间控制室内有一台PLC 和一些控制柜；所有电机和泵的控制都可以通过控制室内的控制屏进行控制；其他一个控制屏可以控制三种控制方式之间的切换。PLC 采集现场所有设备的状态，并与中控室进行通信，实现中控室对现场所有设备的控制。控制室内还有2 台变频器，用于控制投矾泵的转速；采用2 台变频器是起到互相备用的目的。 4、供配电系统
水厂泵房有6 台额定电压为10KV的高压电机，所以，茂名河东水厂的进线为10KV的高压电。由于水厂为连续生成的单位，所以有2 条进线，这两条进线的均来自于不同的电站且都带电。
水厂的高压配电房有2 段母线，采用单母分段的形式。一段母线带有3 台高压电
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动机的出线和1 台变压器（10/0.4KV）的出线，另一段母线除带有3 台高压电动机的出线外，还带有2 台变压器（10/0.4KV、10/0.66KV）的出线。运行方式是通常两段母线的母联开关闭合，由一路进线给两段母线供电，当发生故障时，再由另一条进行为两段母线供电。高压配电房采用的断路器有两种：SF6断路器和真空断路器。此外，高压配电房还装设有避雷器、电压互感器、电流互感器等电气设备进行相应的保护和计量。所有开关柜的二次系统都有相应的继电保护系统，其继电保护系统的电源由低压配电房提供，供电电压为110V直流电。高压的10KV进电分别由3台变压器变压为0.4KV和0.66KV，其中0.4KV 为水厂的低压用电和照明用电，办公用电；而0.66KV为1 号电动机的供电电源（0.66KV 经过变频器后给1 号电动机供电）。10KV电压从高压配电房母线的出线经过电缆送到室外的变压器，变压后的低压引至低压配电房；由低压配电房进行所有低压用电的配电。此外，低压配电房内还有一台电源柜，它将380 的交流电整流为110V 的直流电，为高压系统的二次回路提供操作电源。为了保证在断电时，仍然能够对高压系统进行操作，以保证安全；低压配电房内还设置有一个二次电源的电池柜。在断电时，电池能够提供110V的二次操作电源。
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5、滤池工艺流程
工艺流程概述
滤池的工艺流程比较简单，待滤水通过滤池的1.2m的石英砂，利用石英砂对物质（如矾花）的吸附作用，将沉淀池出来的清水过滤干净，并投入氯气。
另一方面，由于石英砂吸附了矾花，为保证供水的质量，需要定期对滤池进行反冲洗，冲洗掉吸附在石英砂上的矾花。反冲洗的步骤主要有先气洗两分钟，让石英砂疏松；然后再水洗和气洗一起，冲洗掉吸附在石英砂上面的矾花；最后用水洗将脱落的矾花冲进排水槽，排出滤池。 生产过程控制
滤池的工艺流程控制也比较简单，主要包括进出水的控制和反冲洗控制。其控制室的主要控制柜如图13 所示。
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图13 滤池控制柜
进出水控制的由控制室内的控制柜上的控制按钮控制电动阀门的开和关，同时控制柜上还有相应的指示灯指示各个电动阀的状态。
茂名河东水厂的一期滤池需要20 小时反冲洗一次，而二期滤池需要24 小池反冲洗一次，反冲洗的控制以前采用自动控制，整个流程由一台控制器进行控制；现在改为人工控制。同样，控制室内的控制柜上有控制相关电机、鼓风机、电磁阀工作的按钮和指示他们状态的指示灯。
滤池的控制室除了上面所说的控制柜外，还有一些配电柜和一台PLC 柜，PLC 主要是采集滤池的各种信息（设备工作信息），并
与中控室进行通信，接受中控室的信号，对滤池的设备进行控制。 配电柜主要为反冲洗电机、鼓风机供电。
6、中控室
中控室内装有两台工控机，工控机上装有组态软件。通过组态软件不仅可以查看全厂各种设备的工作状态，如阀的开关状态；而且还可以查询各个流程的参数，如水质的参数（余氯、浊度、PH值）；还可以对各个流程进行控制，如阀门的开关控制、电机投切、根据现场参数给出自动控制信号等，实现全厂的自动化生产。
中控室也同样装设有一台PLC，与各个流程控制室内的PLC和中控室内的工控机进行通信，实现信息的输入和控制信号的输出。
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五、实习心得
1、整体上了解了水厂的工艺流程：水厂的工艺流程主要是加药、过滤、加压等；对于加药，加矾的作用是吸附杂质，加氯的作用是杀毒。
2、认识了部分过程控制设备，如SCD、流量计（如转子流量计）、调节器、PLC、电动阀门等，并透过流程，去理解如何去构筑一个自动控制系统，系统内部的连接方式，控制模式，系统如何与外部通信等。
3、电力方面，加深了对供配电系统一次回路和二次回路的理解；并接触了部分开关设备，如高压断路器，对这些设备的操作和原理更好地理解；另外就是接触了二次操作电源，了解了二次操作电源怎么来，如何保证二次电源的供电。 4、如何在最快的时间内去理解一个系统的构成原理和一个系统与外界的通信与联系是一个是实习过程中最为关键的问题。
5、从技术经济的角度来看，一个项目最好是产能能力适度，过度的产能能力和投资并不能够得到合适的收益。
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