許星輝

摘要：水廠泵站是大量的能源消耗單位，每天消耗的能源都十分巨大，容易造成大量的電力資源浪費，迫切需要節(jié)能降壓技術(shù)來減少能源的消耗。很多水廠和泵站都實現(xiàn)了自動化控制，并且自動化程度不斷提高，也需要大量的電力能源。因此需要對低壓節(jié)能技術(shù)進行分析和總結(jié)。本文主要針對水廠泵站在推行自動化控制中的低壓節(jié)能軟硬件設(shè)備技術(shù)進行分析探討，在模擬實驗中，測試低壓節(jié)能技術(shù)的可行性和安全性。

關(guān)鍵詞：水廠泵站;低壓節(jié)能技術(shù);自動化技術(shù);模擬實驗

1 前言

水廠泵站主要為城市和農(nóng)村提供日常的生活用水，工業(yè)供水，隨著城市和工業(yè)化的不斷發(fā)展，水廠泵站的供應(yīng)也暴露出很多問題。為了節(jié)省人工，提高工作效率，水廠泵站不斷引進自動化技術(shù)控制，很多過程都實現(xiàn)了自動化控制。自動化控制在節(jié)省了人力，提高了工作效率的同時，也造成了大量的電力資源消耗。要想實現(xiàn)經(jīng)濟和企業(yè)效率的提高，必須減少自動化控制過程中的能源消耗，推廣低壓節(jié)能技術(shù)。要想實現(xiàn)這個過程中的低壓節(jié)能，需要保障最大用戶數(shù)量的供水和水壓夠用的基礎(chǔ)上，讓自動化控制過程維持在最低壓下運作，這樣就能達到節(jié)約能源的效果。文章主要針對分析水廠泵站的自動化控制技術(shù)，對如何進行降壓節(jié)能，進行了相關(guān)的技術(shù)分析。

2 泵站水廠低壓節(jié)能軟件分析

在常規(guī)的水廠泵站自動化控制過程中，需要確定控制過程中的基本邊界條件和基本設(shè)備參數(shù)，邊界條件是流量和水壓，基本設(shè)備參數(shù)是水泵，電機，渦輪。在確定了自動化控制系統(tǒng)中的這些參數(shù)信息后，水廠泵站主要采用最小二乘法理論來進行節(jié)能軟件的數(shù)據(jù)化處理。在這種低壓節(jié)能算法的基礎(chǔ)上，可以用串聯(lián)和并聯(lián)互相聯(lián)系的泵組來進行算法擬合，在這個過程中自動組合出一套最簡單最方便的運算技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方式。

在這種簡單方便和大數(shù)據(jù)技術(shù)的處理下，能夠有效節(jié)約自動化控制過程中的運算時間和消耗的電量，而且可以保障整個泵組控制系統(tǒng)在最低能耗的基礎(chǔ)下穩(wěn)定運作，不會出現(xiàn)任何故障娥問題。這就是說，在整個自動化控制系統(tǒng)處于最低能耗的情況下，泵組系統(tǒng)能夠進行低耗能的運作和系統(tǒng)調(diào)配。

分析水廠泵站這種節(jié)能軟件的工作原理，可以熟悉整個軟件在節(jié)能降耗過程中的運行，在邊界條件和設(shè)備參數(shù)分析中，通過計算分析后進行篩選和優(yōu)化，最終完成對數(shù)據(jù)的采集過程。對數(shù)據(jù)經(jīng)過優(yōu)化之后再進行最小二乘擬合曲線的計算。求解這個最優(yōu)化節(jié)能方程的答案和結(jié)果，就能確定自動化控制系統(tǒng)中的最佳算法和運行方式。最終讓組態(tài)軟件接收相關(guān)的信號信息來對整個自動化控制系統(tǒng)進行控制，經(jīng)過自動化系統(tǒng)的PLC過程，就可以實現(xiàn)對設(shè)備和過程的運行及自動控制。

3 泵站水廠低壓節(jié)能硬件分析

泵站水廠的自動化控制過程中的節(jié)能技術(shù)一方面是軟件運行中的最優(yōu)化運算，另一方面是實際的硬件技術(shù)操作和運行。自動化控制過程中的節(jié)能降耗硬件主要包括低壓線路轉(zhuǎn)換終端層，綜合節(jié)能裝置及低壓線路綜合控制主站層等幾大部分。

3.1 低壓線路轉(zhuǎn)換終端層技術(shù)分析

低壓線路轉(zhuǎn)換終端層主要是在泵站水廠自動化控制系統(tǒng)的運行基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)的采集，在固定時間進行取樣，經(jīng)過分析篩選后將優(yōu)化好的數(shù)據(jù)上傳到綜合節(jié)能裝置之中。在綜合節(jié)能裝置之中進行分析結(jié)果，反饋指令傳達，控制命令的實施這些環(huán)節(jié)，在這些過程的協(xié)調(diào)和配合中實現(xiàn)整個自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和良好運作。

這個硬件設(shè)備可以迅速進行線路和低壓之間的轉(zhuǎn)換，對自動化系統(tǒng)中的互聯(lián)網(wǎng)模塊進行不斷優(yōu)化和調(diào)整。和傳統(tǒng)的線路轉(zhuǎn)換器相比，低壓轉(zhuǎn)換器有著很多優(yōu)勢，能夠在最低壓下進行良好的工作，穩(wěn)定水廠泵站覆蓋區(qū)域的通訊信號和線路。保證整個區(qū)域和系統(tǒng)內(nèi)的水資源使用和調(diào)度工作，在覆蓋通訊區(qū)域上的距離也比傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器增加了2000M以上。

3.2 綜合節(jié)能裝置技術(shù)分析

在低壓節(jié)能算法的運行過程中，綜合節(jié)能裝置起到了很關(guān)鍵的作用。綜合節(jié)能裝置的作用主要是接收各種線路轉(zhuǎn)換終端層級的信號和各種反饋指令及結(jié)果。很多反饋軟件都需要這個硬件設(shè)備來實行相關(guān)的指標(biāo)。所以，綜合節(jié)能裝置被叫做低壓節(jié)能技術(shù)的中間按鈕。

綜合節(jié)能裝置由通訊單元，無功率反饋單元和智能控制單元組成。智能控制單元是在最小二乘法算法的基礎(chǔ)上運行，主要作用是收集分析終端層的信號和參數(shù)，運用低壓節(jié)能降耗的標(biāo)準對參數(shù)和信號進行各種優(yōu)化，用標(biāo)準參數(shù)對這些數(shù)據(jù)進行篩選，進行下一步的操作。沒有關(guān)聯(lián)的參數(shù)輸送到無功率單元之中。無功率單元就是用來接收這些篩選出來的無關(guān)聯(lián)參數(shù)，對這些參數(shù)進行相關(guān)操作和廢棄。通過這樣的操作和處理能夠降低數(shù)據(jù)計算和分析處理的時間，降低了數(shù)據(jù)的處理和計算數(shù)量，可以讓設(shè)備系統(tǒng)在低壓的環(huán)境下持續(xù)運作，相當(dāng)于降低了整個控制系統(tǒng)中的能耗和資源損失。通訊單元的作用就是接收終端層篩選出來的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，對這些參數(shù)進行處理，經(jīng)過最優(yōu)化的計算之后，這些參數(shù)會被輸送到低壓節(jié)能軟件中進行處理分析。處理之后再次進行傳輸，最終還是通過通訊單元完成系統(tǒng)指令的執(zhí)行。

3.3 低壓線路綜合控制主站層

低壓控制主站層是低壓線路綜合控制的核心，主要作用是接收各種類型的參數(shù)和指令，并對這些參數(shù)進行篩選和分析，在運算過程中將信號劃分為優(yōu)化數(shù)據(jù)和無關(guān)數(shù)據(jù)。并且將這些數(shù)據(jù)反饋到低壓線路控制終端層和綜合節(jié)能裝置之中。通過這些裝置來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，使得這些數(shù)據(jù)能夠達到低壓和降低能耗的目的。控制系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)都是通過主站層來分析處理，主站層在對所有數(shù)據(jù)進行計算和分析處理的同時，還需要對整個自動化控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)監(jiān)測。在各個環(huán)節(jié)和操作過程中對數(shù)據(jù)進行分析和對比，甚至還要進行數(shù)據(jù)評測。在發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測到能耗過高，流程復(fù)雜的數(shù)據(jù)和計算時，及時進行終止命令的發(fā)布和執(zhí)行。保障整個低壓節(jié)能硬件和軟件能夠協(xié)調(diào)一致運行，達到降低能耗，低壓環(huán)境工作的目的。

通過分析整個自動化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)施，可以完整的理解整個硬件系統(tǒng)的工作結(jié)構(gòu)和原理。第一步，低壓控制終端層收集各種數(shù)據(jù)傳送到綜合節(jié)能裝置，第二步，中間層對這些采集的數(shù)據(jù)進行分析和篩選處理，經(jīng)過處理之后的數(shù)據(jù)傳送到低壓節(jié)能綜合控制主站層。在這里對數(shù)據(jù)進行精準的分析和處理，劃分為相關(guān)參數(shù)和無關(guān)參數(shù)，并分別進行對應(yīng)的反饋和處理。最終，經(jīng)過反饋和處理的信息又分別傳送到終端層，再實現(xiàn)具體的指令和控制。

因此，整個的硬件系統(tǒng)在流程和傳輸上是可以形成閉環(huán)的，整個系統(tǒng)相互循環(huán)，在正常情況下保證了低壓環(huán)境下可以良好持續(xù)運行，對于整個水廠泵站的自動化控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的隨時監(jiān)控和分析運算，這樣就實現(xiàn)了整個控制系統(tǒng)的電力能源消耗的降低，在自動化控制中實現(xiàn)了低壓節(jié)能降耗技術(shù)。

4 結(jié)語

總而言之，通過分析水廠泵站自動化控制過程中的低壓節(jié)能軟件技術(shù)和硬件設(shè)備，能夠讓整個泵站自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定的運行，結(jié)合低壓節(jié)能技術(shù)的分析，驗證了節(jié)能技術(shù)在自動化控制過程中的可行性，在這樣的低壓節(jié)能技術(shù)下，系統(tǒng)可以優(yōu)化和節(jié)省電壓，降低運行的電壓和電力損耗，實現(xiàn)降低能耗，節(jié)能和提高效率的統(tǒng)一，提高整個水廠泵站的經(jīng)濟效益。雖然低壓節(jié)能技術(shù)的軟件和硬件設(shè)備還不是很完善，但隨著技術(shù)的升級換代，低壓節(jié)能控制技術(shù)前景會越來越好。

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