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    作者：張蓉　文章來源：　發(fā)布時(shí)間：2011-05-20

                        
    圖1 Wolfgang Babel博士 科隆德國KROHNE Water Solution GmbH 咨詢顧問，二十余年水分析儀表行業(yè)經(jīng)驗(yàn)

    編者按：智能化已經(jīng)進(jìn)入了我們生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，那么被人類視為“生命之源”的水行業(yè)智能化的現(xiàn)狀如何？水工業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)對(duì)于自動(dòng)化儀器儀表的應(yīng)用情況怎樣？有哪些亟待解決的問題？本期“智能水廠”的專題中，我們特別邀請(qǐng)了關(guān)注水行業(yè)的自動(dòng)化儀器儀表企業(yè)，共同探討如何幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)“智能化水廠”。

    目前中國水處理領(lǐng)域的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用情況如何？有哪些亟待解決的問題？

    科隆公司*：因?yàn)椴煌膰矣胁煌膬x表標(biāo)準(zhǔn)，所以不同的國家有不同自動(dòng)化水平。我們認(rèn)為中國整體的分析儀表的自動(dòng)化水平還處在中等偏下的水平。

    1.儀表使用上的問題。

    有些水廠/污水廠幾乎沒有任何儀表，所有的處理都只是依靠經(jīng)驗(yàn)和慣例在進(jìn)行。有的水廠裝了很多自動(dòng)化的儀表，但是這些儀表經(jīng)常出錯(cuò)，顯示錯(cuò)誤的測(cè)量值。

    究其原因，通常是因?yàn)椋?br />
    （1） 探頭或測(cè)量回路沒有正確維護(hù)，比如探頭經(jīng)常被綠藻等覆蓋，而得不到及時(shí)的清潔。再例如濕式化學(xué)法分析儀經(jīng)常會(huì)遇到試劑用完而沒有及時(shí)補(bǔ)充的情況。再或者轉(zhuǎn)換器沒有得到足夠的防護(hù)，受到過多的高溫日曬或低溫冷凍。

    （2） 還有很多儀表的安裝位置是不合適的甚至是錯(cuò)誤的。例如將溶解氧探頭安裝在曝氣池的角落，沒有足夠的流量來接觸探頭。有時(shí)候探頭的安裝還會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問題：就是安裝的角度或沉入的深度不夠，導(dǎo)致測(cè)量會(huì)受水流表面氣泡的干擾。同樣不合適的安裝還會(huì)受到外界光線的干擾，比如日光。

                    
    圖2 Thomas Roemer 科隆德國KROHNE Water Solution GmbH 產(chǎn)品經(jīng)理，十年儀表行業(yè)經(jīng)驗(yàn)

    2.儀表設(shè)計(jì)和選型的問題。

    在儀表選型時(shí)，同樣也要根據(jù)所需的精度和相關(guān)規(guī)范來進(jìn)行，比如測(cè)量銨氮、硝氮的離子選擇性電極法和化學(xué)法。還有一個(gè)更嚴(yán)重的問題是，很多水廠/污水廠使用的探頭表現(xiàn)出來的靈敏性與廠家樣本上所描述的相差很多。樣本上所體現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)可能是在非常理想的狀態(tài)下測(cè)試出來的。而真正用戶現(xiàn)場(chǎng)的條件卻沒有被測(cè)試過。另外一些轉(zhuǎn)換器和附件的設(shè)計(jì)也稍顯多余。試想，在一個(gè)特定的處理流程中，一個(gè)單獨(dú)的測(cè)量點(diǎn)（如曝氣池、二沉池、出口、進(jìn)口等）

    怎么會(huì)需要一個(gè)可以連接16個(gè)探頭的轉(zhuǎn)換器呢？

    3.各個(gè)不同的供應(yīng)商的產(chǎn)品協(xié)調(diào)問題。

    各個(gè)供應(yīng)商的儀表操作界面差異很大，儀表的連接也各不相同，缺少通用性和標(biāo)準(zhǔn)化。另一方面，真正水工業(yè)市場(chǎng)上通用的總線連接形式卻很少。儀表廠家通常有廠家專用的總線，如IQ網(wǎng)和不同的Modbus協(xié)議。4~20mA、HART、Profibus DP、以太網(wǎng)等是非常通用的連接。但是沒有任何一個(gè)供應(yīng)商可以提供一個(gè)帶完整的開放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的產(chǎn)品系列。每一個(gè)轉(zhuǎn)換器都只是一個(gè)孤立的回路。給操作者的使用帶來了很大的不便。

    針對(duì)上述問題，我們認(rèn)為可行的解決辦法主要有如下幾個(gè)：

    1. 在污水處理廠/水廠里面的分析儀表測(cè)量需求各不相同。因此根據(jù)客戶理化性質(zhì)測(cè)量的需求來合理的安裝測(cè)量探頭是十分重要的。同時(shí)保證測(cè)量回路的穩(wěn)定性和一致性也是非常重要的，因?yàn)槿绻麅H僅為了使用儀表而安裝一個(gè)儀表，那么只會(huì)對(duì)水處理過程帶來干擾而不是幫助。操作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)儀表的使用接受相關(guān)的培訓(xùn)，尤其是日常維護(hù)，維修和備件更換方面。學(xué)習(xí)如何使用自動(dòng)化儀表的知識(shí)是現(xiàn)階段急需解決的，否則僅僅花錢買儀表，而不進(jìn)行維護(hù)，是不負(fù)責(zé)的花錢方式。

    2. 儀表連接到PLC或DCS上應(yīng)當(dāng)有一個(gè)通用的通信策略，這是非常有必要的，因?yàn)閷?duì)于化學(xué)分析的參數(shù)來說，有那么多不同的參數(shù)需要測(cè)量和監(jiān)控，上傳數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性必須得到保證。而其他的工業(yè)行業(yè)都有重要的通信指導(dǎo)方針。不同供應(yīng)商產(chǎn)品的人機(jī)操作界面應(yīng)該遵循一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則，這樣對(duì)于實(shí)際操作者來說可以減少操作這些儀表時(shí)帶來的困擾和困難。

    3. 樣本和廣告中產(chǎn)品的性能和精度的表述應(yīng)該嚴(yán)肅認(rèn)真地對(duì)待，不應(yīng)該出現(xiàn)誤導(dǎo)客戶的情況。

    陳凱：中國水處理行業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用還處于起步階段?，F(xiàn)在行業(yè)中領(lǐng)先的清一色都是進(jìn)口品牌和歐美的設(shè)備集成商。中國集成商要想進(jìn)入高端市場(chǎng)還需要在系統(tǒng)穩(wěn)定性和工藝上進(jìn)一步提高。否則僅僅以價(jià)格優(yōu)勢(shì)只能在低端市場(chǎng)徘徊。

    樊慧芳：現(xiàn)在新建的水廠都采用SCADA/DCS系統(tǒng)，分散控制，集中管理的方案。在現(xiàn)有SCADA/DCS的基礎(chǔ)上，針對(duì)水處理行業(yè)的特點(diǎn)，不同的工藝流程，集成計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的方案，極大地促進(jìn)了污水處理廠運(yùn)行管理效率，污水處理效率，大大降低運(yùn)行費(fèi)用。

    您如何看待水處理領(lǐng)域智能化的發(fā)展趨勢(shì)及自動(dòng)化技術(shù)的市場(chǎng)前景？

    科隆公司：水行業(yè)中的儀表市場(chǎng)的需求在未來會(huì)不斷增長(zhǎng)，因?yàn)楣?jié)能的需要和最優(yōu)化的處理流程的需要，量身定做的儀表是水行業(yè)必須的。同樣由于污染不斷加重，出于保護(hù)環(huán)境的目的，所以我們需要細(xì)心地保護(hù)我們的資源。

    水資源是未來最重要的資源之一，已經(jīng)成為全世界和全行業(yè)都關(guān)注的重點(diǎn)。有效地進(jìn)行水處理需要先進(jìn)的儀表來檢測(cè)，因此分析儀表的需求會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)而成比例地增長(zhǎng)。之所以分析儀表的增長(zhǎng)將會(huì)超過物理參數(shù)測(cè)量?jī)x表（如流量，壓力），是因?yàn)槲锢韰?shù)測(cè)量?jī)x表的市場(chǎng)已經(jīng)趨于飽和了。水廠/污水廠的工作人員若想提升工廠處理流程的效率，必定選擇使用在線分析儀表來進(jìn)行檢測(cè)。

                
               圖3 陳凱 歐智博德儀器儀表（上海）有限公司總經(jīng)理

    另外對(duì)所有用戶和代理商的培訓(xùn)也是必須的，他們需要了解儀表的原理和操作，因?yàn)楫吘箖x表供應(yīng)鏈的最后一步是操作者，只有操作者才能控制所有的高科技產(chǎn)品。如果最終用戶不懂原理或者不會(huì)進(jìn)行控制，那么無論再高端的技術(shù)都是一文不值的。

    綜上所述，未來的自動(dòng)化市場(chǎng)必定是分析儀表高速發(fā)展的市場(chǎng)，也是水行業(yè)最終用戶的技術(shù)水平突飛猛進(jìn)的一個(gè)時(shí)期。

    陳凱： 隨著國家節(jié)能減排的政策力度越來越強(qiáng)，水處理行業(yè)對(duì)于自動(dòng)化控制技術(shù)的需求正迅速提升。

    在吸取國外先進(jìn)理念和技術(shù)的同時(shí)，國內(nèi)的企業(yè)不斷研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)設(shè)備，在控制成本的同時(shí)更加放眼于系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效。中國水處理的智能化發(fā)展已近在眼前。通過通信協(xié)議和無線通信實(shí)現(xiàn)的無人值守模式將是發(fā)展趨勢(shì)。

    樊慧芳：水處理行業(yè)智能化的趨勢(shì)是必然的，這不僅提高水廠運(yùn)行的效率，同時(shí)智能設(shè)備的自診斷功能，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障的快速定位，給及時(shí)排除問題提供了條件，大大降低了維護(hù)的成本。

    水務(wù)局對(duì)于水廠和相關(guān)泵站的信息需要統(tǒng)一監(jiān)測(cè)，這就需要將水廠及供水管網(wǎng)的監(jiān)控信息統(tǒng)一到一個(gè)平臺(tái)下。隨著信息技術(shù)的不斷集成，整個(gè)水廠以及無人值守的泵站，不再有信息的孤島，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息都能集成到統(tǒng)一的信息平臺(tái)下。在這個(gè)統(tǒng)一的信息平臺(tái)下，不僅在PC上可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁的發(fā)布，在控制器上也能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單網(wǎng)頁的發(fā)布，計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)都能通過INTRANET/INERNET隨時(shí)訪問到網(wǎng)頁服務(wù)器發(fā)布的信息和數(shù)據(jù)。

    貴公司有哪些產(chǎn)品可以應(yīng)用于水處理行業(yè)，為企業(yè)解決哪些實(shí)際問題？

    科隆公司：科隆公司現(xiàn)在可以給水行業(yè)和污水行業(yè)提供一個(gè)完整的產(chǎn)品線。其中包含了一款通用型的轉(zhuǎn)換器MAC100，它是一款科隆標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換器，與科隆的流量和液位產(chǎn)品有著相同外觀，相同的操作平臺(tái)，相同的人機(jī)界面，相同的服務(wù)概念和相同的通信方式，如HART 4~20mA，Profibus DP，F(xiàn)F，PA和Modbus。所以那些熟悉科隆流量?jī)x表的客戶使用科隆的分析儀表時(shí)就會(huì)覺得非常熟悉，容易上手。因此前面提到的一些問題就已經(jīng)迎刃而解了。

    在水行業(yè)我們可以提供：用于監(jiān)控過濾情況和出廠水情況的濁度儀；用來檢測(cè)飲用水消毒效果的余氯測(cè)量系統(tǒng)；檢測(cè)水質(zhì)的pH/ ORP電極；電導(dǎo)率測(cè)量——包括感應(yīng)電導(dǎo)率和接觸式電導(dǎo)率測(cè)量；其他消毒參數(shù)，例如：二氧化氯、臭氧、過氧化氫等。

    在水廠的任何一個(gè)處理流程，進(jìn)口、反應(yīng)池、沉淀池、砂濾池、臭氧化或氯化消毒和出口，我們都能提供相應(yīng)的分析測(cè)量系統(tǒng)，包括探頭，安裝支架，和高性價(jià)比的轉(zhuǎn)換器。

                           
                        圖4 樊慧芳 貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司PA技術(shù)部經(jīng)理

    在污水處理廠中我們可以提供：進(jìn)口處的pH和電導(dǎo)率檢測(cè)；耐污染的pH探頭用于工業(yè)污水的中和；二沉池中光學(xué)法污泥液位計(jì)，測(cè)量不受漂浮層影響，使污泥處理更高效；在出口，可測(cè)量pH值，并且可用90°散射光法測(cè)量出廠水濁度，符合ISO和EPA標(biāo)準(zhǔn)。曝氣池中我們可以提供：光學(xué)法和極譜法的溶解氧探頭，同時(shí)探頭可以再生；180°吸收光測(cè)量原理的固體懸浮物探頭，測(cè)量不受污泥顏色影響；曝氣池中銨氮和硝氮的測(cè)量，用于減少能耗，優(yōu)化污泥質(zhì)量。我們還可以提供精確的電導(dǎo)率探頭用于冷卻水測(cè)量，ORP測(cè)量用于反滲透的質(zhì)量控制。

    科隆提供的測(cè)量?jī)x表的優(yōu)勢(shì)包括：最優(yōu)化的擁有成本；自清潔作用可以顯著的延長(zhǎng)維護(hù)周期（余氯AAM1100，濁度OAM1050，固體懸浮物探頭，溶解氧探頭等）；電極壽命極長(zhǎng)（如無膜的余氯探頭壽命最長(zhǎng)可達(dá)3年）；用戶的維護(hù)成本減少；流量?jī)x表和分析儀表采用一樣的設(shè)計(jì)理念，使用戶在使用、維護(hù)時(shí)更加簡(jiǎn)便；在節(jié)約成本和保護(hù)健康的前提下，提供方便而安全的校驗(yàn)，如濁度儀OAM1050的校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)瓶可重復(fù)使用；減少能源消耗，使生產(chǎn)成本節(jié)省最優(yōu)化；保護(hù)環(huán)境，減少試劑消耗；一站式購物，減少中間環(huán)節(jié)和多個(gè)供應(yīng)商。

    陳凱：我們的平齊式壓力變送器DMP331P，各類LMK/LMP系列的投入式液位計(jì)以及經(jīng)濟(jì)型壓力變送器26.600G都可以在水處理行業(yè)中的前處理、罐體液位測(cè)量、開放水域液位監(jiān)控等多種工況下應(yīng)用。穩(wěn)定的產(chǎn)品性能、高性價(jià)比受到行業(yè)用戶的一致好評(píng)。

    樊慧芳：貝加萊公司提供的自控系統(tǒng)整體的解決方案：從生產(chǎn)工藝流程和工藝環(huán)節(jié)來考慮，全廠自控系統(tǒng)由取水自控子系統(tǒng)、配投藥自控子系統(tǒng)、沉淀排泥自控子系統(tǒng)、濾池自控子系統(tǒng)、消毒自控子系統(tǒng)、送水泵房自控子系統(tǒng)、高低壓配電監(jiān)控子系統(tǒng)、水廠中心控制室等子系統(tǒng)組成。

    現(xiàn)場(chǎng)的水處理設(shè)備越來越智能，與這些設(shè)備的互連，不是簡(jiǎn)單通過數(shù)字量信號(hào)，模擬量信號(hào)來交互，往往這些智能設(shè)備需要通過開放的現(xiàn)場(chǎng)總線互連，貝加萊產(chǎn)品的開放性在這方面應(yīng)用得游刃有余，主流的現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)線，如MODBUS，CAN，DEVICENET，PROFIBUS DP，自由的通信接口RS232/RS485，主流的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線，如POWERLINK，MODBUS UDP/TCP，ETHERNET IP等，都能很方便靈活地接入貝加萊的控制系統(tǒng)中。

    在取水泵機(jī)組、回收泵機(jī)組、提升泵機(jī)組采用變頻的控制方式，大大降低了能耗，加入了流量的調(diào)節(jié)，也大大提高了不同水處理工藝的控制要求和水處理的效率。