水厂送水自动化系统为什么成功者甚少

姚福来
（河北省自动化技术开发公司）

　　这一问题的提出首先要从生产自动化的目的谈起，纵观自动化发展的历史不难看出，在生产过程中，自动化的实施其主要动力是使得投资者在有助于提高产品质量或不降低产品质量的前提下，尽量降低产品的生产成本，一是减少能源和原材料消耗，二是减少人力资源占用，而自动化设备的投入也主要是靠效益的提高才得以回收的。
　　讲到这里，我们再来看一看水厂方面的情况，顾名思义，水厂是生产水的地方，水就是它的最终产品，水厂的主要生产成本是电耗（药耗）和人员工资，水厂自动化的目的也不外乎是在稳定或提高供水质量的前提下，最大限度地减少其生产成本，对于我国大多数供水单位而言，用自动化来减少人员占用有时并不很现实（这主要是体制方面的原固），而用自动化来减少吨水能耗实现更好的经济效益却是供水单位从自动化投资中得到的最大好处。所以近年来国内很多水司在新上项目和改造项目中大量采用以节能降耗为目的的自动化供水设备，然而，令人遗憾的是在很多场合却出现了节能不明显，不节电，有时甚至比手动还费电的怪现象，这一问题在大中型水厂的耗电主力----送水泵房就更为突出。可以毫不夸张他说，令人满意者廖廖无几，更有甚者在有些水司甚至出现了将“所谓的自动化节能供水设备束之高阁，而又返回到人工控制的方式”，这是水厂的悲哀，也是自动化设备生产厂商的悲哀。
　　那么，为什么会有那么多水厂自动化系统失败了哪？原因在哪儿？
　　下面，让我们先从水厂运行的吨水电耗表达式去分析：

　　ｗ＝H/(367·η)
　　式中： W ----吨水电耗（kWh／m3）
　　　　　H ----供水系统的扬程(m)
　　　　367 ----有量纲常数
　　　　　η ----供水系统的综合效率％
　　　　　其中：η＝η1·η2·.......·ηi 。

　　η1、η2、.......、ηi为供水系统各有关环节的运行效率，从(１)式可以看出，影响水厂吨水电耗的因素只有两个，一是供水扬程H，二是综合效率η。目前，国内外水厂自动化调速供水系统，只是对H采取了措施，如采用恒压或变压供水方式去避免过压供水（减少富裕扬程），然而对综合运行效率考虑的并不多，并且综合效率又是一个随供水状况变化的参数，所以即使采取了恒压或变压供水方式，其减少富余扬程H的正面效果与综合效率η下降的负面效果在（1）式中的综合作用也未必就像想象的那样会使吨水电耗降低。尤其当η比较低时，它的负面作用要远远大于减少富裕扬程的正面作用，这也就是目前国内外众多水厂自动化节能供水系统最终失败的重要原因。那么，用什么方法可以避免上述灾难性的失败哪？出路只有一个，那就是要让供水系统随着运行工况的变化一直让其工作于各环节效率乘积的综合高效区即可，同时对于多水厂供水且管网又比较复杂的供水系统还要综合考虑各种对比回素。
　　世界第一套供水系统节能优化设计软件--YEL SAVE98，为完成上述完美构想提供了有效手段。使用者只需将与送水过程有关的设备数据和管网数据填人相应的窗口，软件便会自动给出与供水电耗有关的各种数据与曲线。对于设计院，该软件可用于对比不同设计方案之间的电耗变化情况，并给出最省电的供水方案和供水工艺，同时还给出供水系统的吨水电耗值。对于自来水公司，该软件可用于诊断原有的供水系统还有多大的节电潜力，改造是否值得，分析以前使用的调速供水系统为什么节电情况不好，如何编排最省电的供水工艺。对于自动化生产厂家，该软件可用于设计最省电的自控方案，并让供水系统按设计的吨水电耗值运行。
　　用硬件在线实现YEL SAVE98的优化结果而生产的YEL型水厂优化节能控制设备，开创性实现了以吨水电耗这种经济指标来控制和运行水厂的宏伟目标。以河北省境内投资规模最大的现代化水厂——石家庄地表水厂为例，该水厂以岗南水库和黄壁庄水库为水源，工程一期和二期共计投资人民币12亿元，原有送水泵房自动化系统由三台660KW变频器、１套PLC控制柜和一台上位机组成，后经我方用YEL SAVE98软件对该供水系统分析和测算后发现，在不改变原系统供水工况的前提下，仍有30%的节电潜力可挖。由于节电比例过于乐观，再加上我方出于保密方面的考虑对很多技术细节不便过多解释，致使有关各方对测算结果存有疑虑，一度使商务运作过多地集中在对节电比例的信任度上，为了表明我们的信心，我公司做出了节电比例如果不大于25%将免费奉送全套
　　YFL型水厂节能优化控制设备的郑重承诺。经实际运行证明，在不改变原有水厂供水工况的前提下，节电比例就在30%左右，与设备的设计结果和YEL SAVE98软件的测算结果基本相符。 YTL型水厂节能优化控制设备可以使水厂的送水泵房一直运行在综合高效区并让水厂按设计的吨水电耗运行，这可以极大地减少水厂的送水成本，并为科学核算城市供水的主要电耗成本提供有力的依据。