許寶慶 劉麗萍 岳春生

（1.哈爾濱藍(lán)山環(huán)境技術(shù)開發(fā)公司，黑龍江 哈爾濱 150000；2.黑龍江省建筑技術(shù)職業(yè)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000；3.中核核電運(yùn)行管理有限公司，北京 100840）

1 概述

城鎮(zhèn)污水處理廠自動(dòng)化系統(tǒng)大致由現(xiàn)場測量控制層、集中監(jiān)視操作層、廠部生產(chǎn)管理層組成?，F(xiàn)場測量控制層是污水廠自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其過程輸出信息是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行或停止工作，從而自動(dòng)控制進(jìn)水泵房、配電中心、鼓風(fēng)機(jī)房、出水泵房、脫水車間等工段。其控制過程為，控制器（調(diào)節(jié)器）將檢測元件或變送器送來的信號進(jìn)行比較、計(jì)算出控制信號，再傳送給過程機(jī)械設(shè)備執(zhí)行器改變操縱變量。而其過程機(jī)械設(shè)備本身的機(jī)電一體化技術(shù)現(xiàn)狀相對滯后，甚至制約了城鎮(zhèn)污水處理工藝的創(chuàng)新與新工藝的實(shí)施。因此，研究該過程機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品本身自動(dòng)控制存在的問題和解決途徑，是機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制。

2 城鎮(zhèn)污水處理過程機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量管理體系屬性

城鎮(zhèn)污水處理為實(shí)現(xiàn)工藝過程、目的配置的機(jī)械設(shè)備，均為過程設(shè)備。ISO9001：2008標(biāo)準(zhǔn)“6.3基礎(chǔ)設(shè)施”規(guī)定“組織應(yīng)確定、提供并維護(hù)為達(dá)到符合產(chǎn)品要求所需的基礎(chǔ)設(shè)施。適用時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施包括：過程設(shè)備（包括硬件和軟件）”。城鎮(zhèn)污水處理過程工藝機(jī)械設(shè)備一是被定性為生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施；二是定性為自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)設(shè)施；三是“包括硬件和軟件”即強(qiáng)調(diào)了設(shè)備的自動(dòng)化控制。

3 城鎮(zhèn)污水處理過程機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制的現(xiàn)狀和問題

3.1 我國新建的污水處理廠大部分設(shè)置了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，但尚處在實(shí)踐摸索階段，與國外相比存在較大差距；老污水處理廠的自動(dòng)控制技術(shù)改造升級，更是參差不齊。

3.2 城鎮(zhèn)污水處理過程機(jī)械設(shè)備執(zhí)行器的研發(fā)現(xiàn)狀落后于控制系統(tǒng)的要求。執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)將控制器輸出的信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)則在該驅(qū)動(dòng)動(dòng)作下直接改變操縱變量。因?yàn)樽詣?dòng)過程控制的測量元件及變送器、調(diào)節(jié)器這兩部分裝置在其它很多工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，獨(dú)立安裝工作環(huán)境好，所以技術(shù)研發(fā)先進(jìn)，產(chǎn)品豐富；而自動(dòng)過程控制的執(zhí)行器裝置必須安裝在污水處理工藝過程現(xiàn)場的機(jī)械設(shè)備上，很多機(jī)械設(shè)備本身就是執(zhí)行器，工作環(huán)境差，專業(yè)性強(qiáng)。有的自動(dòng)化控制系統(tǒng)試運(yùn)行后得不到正常使用維護(hù)，甚至癱瘓廢棄，污水處理生產(chǎn)過程緩慢，仍有人工手動(dòng)控制保證。由于以上原因，導(dǎo)致執(zhí)行器研發(fā)動(dòng)力和力量相對不足，技術(shù)現(xiàn)狀相對滯后。突出體現(xiàn)在產(chǎn)品的互換性和配套中間產(chǎn)品的缺乏，比較先進(jìn)的產(chǎn)品又不易配套。當(dāng)污水處理工藝創(chuàng)新需要自動(dòng)控制技術(shù)改造升級實(shí)現(xiàn)工藝過程、目標(biāo)時(shí)，往往因此不易實(shí)現(xiàn)。

3.3 產(chǎn)品多樣化帶來的問題。國內(nèi)污水處理機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)家眾多，魚龍混雜，非標(biāo)設(shè)備的不規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)不完善、國內(nèi)與國外標(biāo)準(zhǔn)的不接軌使同類產(chǎn)品規(guī)格不統(tǒng)一、配套產(chǎn)品不通用、技術(shù)性能差距大。

4 城鎮(zhèn)污水處理過程機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制問題的解決途徑

4.1 跟蹤城鎮(zhèn)污水處理工藝的創(chuàng)新和新工藝新技術(shù)的應(yīng)用，同步設(shè)計(jì)制造機(jī)械設(shè)備，滿足污水處理工藝過程對過程機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制的要求；并以此引領(lǐng)城鎮(zhèn)污水處理過程機(jī)械設(shè)備研發(fā)方向。

4.2 制定產(chǎn)品專業(yè)自動(dòng)化控制標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)先制定行業(yè)專業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，在此實(shí)施基礎(chǔ)上，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)、修改發(fā)布為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。由于利益沖突和生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)狀，近期很難制定這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括：（1）與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌；（2）污水處理機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)、制造與產(chǎn)品的模塊化；（3）污水處理機(jī)械設(shè)備調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配套及產(chǎn)品；（4）污水處理機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品機(jī)電一體化的特殊要求。

4.3 設(shè)計(jì)制造污水處理機(jī)械設(shè)備模塊化。模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程，這需要制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又是非常重要，如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，以及各種能完成典型操作的機(jī)械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。污水處理工藝對機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制的選用更加寬泛，可以像積木一樣組合符合工藝要求的機(jī)械設(shè)備及其自動(dòng)控制系統(tǒng)。

4.4 執(zhí)行器中間產(chǎn)品的研發(fā)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)是伺服傳動(dòng)技術(shù)，包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電信號到機(jī)械動(dòng)作的轉(zhuǎn)換裝置與部件對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、控制質(zhì)量和功能有決定性的影響。執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量必須保證控制過程和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。執(zhí)行器低端產(chǎn)品技術(shù)性能和可靠性低；高端產(chǎn)品則配套、互換性差，造價(jià)過高，研發(fā)中間產(chǎn)品凸顯迫切和重要。

結(jié)語

城鎮(zhèn)污水處理工藝自動(dòng)化要求促進(jìn)了其過程機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制技術(shù)的提升；過程機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制技術(shù)提升又為污水處理工藝的創(chuàng)新提供了設(shè)備技術(shù)支持。城鎮(zhèn)污水處理機(jī)械設(shè)備機(jī)電一體化向著更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并非機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造業(yè)可以獨(dú)立完成的艱巨而又復(fù)雜的任務(wù)，還有很長的路要走。

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