自动化供应水龙头

一目了然 4个坦克的高度不同 控制系统升级 泵送时间减少46% 压力增加21%

巴尔米拉社区位于密苏里州东北部密西西比河附近，人口约为3500人，上一次对其水处理和供水设施进行重大升级是在20世纪70年代初。为了满足当时对清洁水的需求，该社区增加了一个高架水箱和一个石灰软化水处理厂。它已经有一个现有的高架储罐(在迪克森街)和一个地面储罐。
随着这个世纪接近尾声，城镇边缘的一个工业园区的发展需要再增加一座水塔。2003年，公用事业主管Don Lloyd和工厂主管Jeff Schneider启动了一项重大项目，以更好地利用系统的可用容量并提高其整体效率。
劳埃德和施耐德的一个主要问题是水箱的高度和地理分布如何使填充它们的任务复杂化。在目前的配置中，水厂(在城市的东北侧)有一个高架水箱与之相邻;迪克森街的高架水箱大约位于配电系统的中心;工业园区位于城市的东南边缘。地面储水罐大约位于水厂和迪克森街塔楼之间。虽然工业园区的高架储罐增加了系统的容量，但也产生了一些问题。

该示意图展示了整个帕尔米拉水处理系统。

整个配水网络，包括所有四个水箱的水位，都是由电站的高负荷水泵直接驱动的。为了维持工业园区水箱的必要水位，工厂必须泵出足够的水来填满工厂水箱、地面储罐和迪克森街的水箱。白天，水厂将水泵入分配系统，直到水厂的高架水箱准备溢出。水厂的水泵循环运转，直到满足一天的需求——通常是8到10个小时。

原来的控制装置是手动操作的。当工厂抽水时，操作员打开一个阀门，将地面储罐注满。当天的抽水工作完成后，位于地面储水罐附近的发电机组人员在傍晚或夜间手动打开水泵，从地面储水罐取水，填满高架储水罐。

系统水压下降促使操作人员打开高压泵。由于工业园区的水箱与系统其余部分之间的距离，完全填满水箱被证明是不可能的，浪费了系统总容量的一部分。虽然水厂的水箱已经满了，但迪克森街的塔楼仍然比最大水位低2-4英尺，工业园区的水位也总是比最大水位低4-6英尺。此外，工业园区对水的需求减少了整个城镇的压力。由于地面储罐的海拔比其他储罐低，所以它的供水没有“翻转”——也就是说，在运行中将旧水留在储罐中，而新水在通往工业园区的途中经过它。挑战在于自动化灌装和从地面储罐泵入灌装所有水塔。

该市的规划者仍然不相信更新和升级系统能够产生足够的效益，以证明其在金钱和时间上的成本是合理的。普遍的看法是，远处的塔不可能完全装满水——地面的储罐无法运转以保持它们的满溢。此外，当工人们表示不愿意放弃多年来运作良好的熟悉程序时，计划人员也不愿意强迫他们这么做。工人们还认为，实施更高水平的自动化将导致失业，这进一步加剧了他们对变革的抵制。

创建解决方案

为了应对这些挑战，Palmyra市聘请了位于伊利诺伊州昆西的工程公司Poepping, Stone, Bach， & Associates (PSBA)。PSBA的Charlie Bach设计了一项计划，可以自动填充储罐，在每个储罐上增加控制阀，拆除地面储罐上现有的增压泵，并在其位置上安装一个新的。新系统还将控制地面储罐的填充和定期使用，以保持其水的新鲜。圣路易斯的流体动力学公司将提供阀门、泵和希利-鲁夫控制系统。

现有的希利-鲁夫控制基础设施于1973年安装，仍然运行着配电系统。现有的水厂有希利-鲁夫控制装置，控制化学原料，控制井泵和系统泵，控制处理过程，当水厂旁边的高架塔满了时，控制关闭系统泵。现有系统的某些部分甚至可以在新的配置中重用。

Bach建议新系统提供足够的灵活性，允许操作人员调整如何、何时、是否填充地面储罐，以及自动阀门在什么水平开启和关闭。泵助推器的活动也需要灵活，在晚上运行地面储罐泵来给系统加满水，并允许工厂在早上赶上。他建议确保自动注满地面水箱不会让从水箱中抽出的水立即回流。相反，高架储罐中的水将等待一个循环，然后再重新填充地面储罐。

实现

新的控制系统由微型通用过程自动化控制器(V-PAC)远程单元和每个水箱的液位传感器组成，用于调节阀门和控制水位。每个Micro v - pac都使用霍纳apg的miniOCS(操作员控制站)构建，包括用户界面、控制、I/O模块以及与工厂的通信。微型V-PAC还控制着新的增压泵站。在工厂，一个主V-PAC图形触摸屏界面用于控制高压泵，并作为中央控制单元提供监督控制和与系统其余部分的通信。主V-Pac是一个OCS与嵌入式以太网，也由霍纳APG提供。

使用新系统，当水厂运行时，相邻高架塔上的压力传感器测量管道压力以确定水位。当油箱满时，它向中央控制器发出信号，关闭油箱进给线上的自动阀门。

迪克森街塔上的压力传感器、收音机和电动阀门监控着水箱的液位。当油箱满时，主V-PAC发出信号关闭电动阀。在工业园区，一个压力传感器和无线电监控着水箱的水位。当它满了，一个信号通知中央控制器关闭系统泵和操作所有升高的水箱阀门。

当高架储罐注满水时，地面储罐上的一个阀门也会打开来注满水。阀门和附带的仪表通过无线电通知中央处理器有关水箱的液位和流入它的体积。油箱满了阀门就会关闭。当水厂关闭时，升高的水箱以同样的方式从地面储罐泵注满水。水位由中央控制器随时监控。

说服团队

在运行的第一天，随着新系统的到位以及工厂过程控制与水箱控制的通信，高架塔在四个小时内就被填满了。当操作人员第二天来工作时，所有的高架水箱都满了，地面储罐需要接收水。该工厂现在可以实现74 psi的水压(以前，最大61 psi)。此外，整个城市的压力和需求周期是均匀的。新设备还提供了15万加仑的额外水容量，以满足未来的增长。

还实现了大量的成本节约。以前，保持系统“充满电”需要处理厂平均每天抽水9.5小时。通过单独控制每个储罐，新系统在6.5小时内完成相同的任务，减少了能源消耗和加班需求，同时增加了员工可用于其他项目的时间。更短的运行时间也减少了设备维护需求，延长了设备寿命。

至于评价，施耐德说，他很惊讶这个系统能把水从工业园区水箱的溢流管中取出来。劳埃德补充说:“我们换水后的第二天早上，有几个人从镇上打来电话，告诉我他们早上洗澡的水压有所改善。这让我感觉很好。”

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