0 引言

       自控技術(shù)作為當(dāng)代最熱門的現(xiàn)代化技術(shù)之一，已逐漸滲透到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。 以前不受人們重視的污水處理產(chǎn)業(yè)也都開始引入智能化概念，帶來(lái)更加精細(xì)化的操作。 在此背景下，污水處理智能化必將逐漸取代人工化，這是一種趨勢(shì)所在。 然而，工廠自動(dòng)化程度的提高將不可避免地帶來(lái)成本增加。 本文從幾方面探究影響自控技術(shù)在水處理行業(yè)中投資比重的因素，為水處理工程中自控專業(yè)的成本分析提供技術(shù)依據(jù)。

 

1 自控技術(shù)在水處理行業(yè)中的重要性

       自控技術(shù)從發(fā)展初期至今，深深地影響了社會(huì)生產(chǎn)和生活的方方面面， 已經(jīng)逐步成為 21 世紀(jì)最具影響力的高科技之一。 在現(xiàn)代化的水處理系統(tǒng)中，每一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程總是與相應(yīng)的自控技術(shù)有關(guān)。 現(xiàn)代工業(yè)的一個(gè)重要特點(diǎn)是生產(chǎn)裝置大型化，高度自動(dòng)化。 自控技術(shù)是生產(chǎn)裝置大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)安全操作、 平穩(wěn)運(yùn)行、提高效率（高產(chǎn)、低耗）的基本條件和重要保證。 現(xiàn)代化程度越高，這種依從關(guān)系越緊密。 不斷提高的自控技術(shù)使生產(chǎn)工人們徹底告別了現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)抄表、手扳閥門的時(shí)代。

 

2 影響自控技術(shù)在水處理行業(yè)中投資比重的因素

2.1 過(guò)程自動(dòng)化儀表

（ 1 ）不同儀表品牌的價(jià)格差異很大。

       在使用功能大致相同的前提下，國(guó)內(nèi)與進(jìn)口的儀表在價(jià)格上存在很大差異，即使是國(guó)內(nèi)儀表之間的價(jià)格也千差萬(wàn)別。 大品牌儀表的質(zhì)量固然可靠，但也不能盲從，選用時(shí)要充分考慮項(xiàng)目投資的規(guī)模，應(yīng)在滿足工藝和自控要求的前提下， 進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)核算，取得適宜的性能價(jià)格比。

（ 2 ）不同的儀表類型價(jià)格差異很大。

       在現(xiàn)代水處理行業(yè)中用到的儀表種類繁多，而每一類儀表因其結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理等的不同，又分成很多種型式。 如電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)以及金屬管浮子流量計(jì)等都屬于行業(yè)內(nèi)較為常用的體積流量測(cè)量?jī)x表，但是與質(zhì)量流量計(jì)相比較，價(jià)格差距竟達(dá)數(shù)倍之多。 所以在測(cè)量精度要求不是特別高的情況下，可以優(yōu)先考慮這幾種體積流量測(cè)量?jī)x表。

（ 3 ）儀表的結(jié)構(gòu)和特殊使用性能也會(huì)對(duì)儀表的價(jià)格產(chǎn)生影響。

       防爆區(qū)域只需選擇隔爆型儀表即可，不必考慮本質(zhì)安全型的儀表 （主要應(yīng)用于爆炸危險(xiǎn)氣體場(chǎng)所 0區(qū)），否則投資額會(huì)增大；儀表的模擬量輸出信號(hào)一般都是標(biāo)準(zhǔn)的 4~20 mA 電流信號(hào)， 如果疊加 HART 協(xié)議，成本也會(huì)提升。 另外還要充分考慮儀表的安裝要求，如不同形式的電磁流量計(jì)。 分體式的結(jié)構(gòu)形式要比一體式價(jià)格高出 30% 左右， 所以合理選擇安裝位置也可有效降低成本。

（ 4 ）儀表的安裝附件。

       安裝附件有很多種， 主要取決于儀表的安裝形式，最為常見的就是卡套連接、螺紋連接和法蘭連接。以法蘭連接為例， 其安裝附件有配對(duì)法蘭、 螺栓、螺母、墊片等緊固件。 其中，法蘭的價(jià)格絕不能輕易忽視，尤其是對(duì)于用量大、工藝管道口徑大且介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)的工程來(lái)說(shuō)更是如此。 304 、 316L 和 2507 等是管道較為常用的不銹鋼材質(zhì)， 配上同樣材質(zhì)的法蘭，即使公稱通徑不大（ ≤DN100 ），成本也著實(shí)不低。在很多工程中，這些安裝附件往往都是由儀表廠家隨設(shè)備成套提供，導(dǎo)致儀表本身價(jià)格的提升，還不如將法蘭作為材料單獨(dú)配劃算。 這就需要設(shè)計(jì)人員從整體把控，充分考慮成本因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，將安裝附件的成本降到最低。

 

2.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)

       （ 1 ）自控系統(tǒng)選擇的合理性。

常用的自動(dòng)控制系統(tǒng)有 PLC 、 DCS 、 RTU 等， 每種類型的自動(dòng)控制系統(tǒng)都有諸多品牌， 可根據(jù)業(yè)主要求，并結(jié)合工程項(xiàng)目特點(diǎn)（規(guī)模、總投資），合理選用性價(jià)比高的自控系統(tǒng)，如西門子、 AB 等。 即使是同一品牌的自控系統(tǒng)， 也可根據(jù)控制要求和工藝復(fù)雜程度，選擇不同系列的控制器， 如西門子 PLC 的 S7-200/300/400 系列（分別適合用于小、中、大規(guī)模的工程）。

       （ 2 ）自控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。

采用控制柜和上位機(jī)的組合配置即可對(duì)裝置內(nèi)的工藝生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)、控制等操作，而不必采用儀表盤（控制柜上安裝數(shù)顯表）或帶觸摸屏的形式，否則會(huì)增加一定成本。 當(dāng)然也要結(jié)合業(yè)主的要求和操作習(xí)慣而定，不能一概而論。

       （ 3 ）自控系統(tǒng)配置的優(yōu)化。

根據(jù)實(shí)際需求， 合理配置電器元件。 本質(zhì)安全系統(tǒng)，需要配套安全柵，有電磁干擾的工況條件下，要選用信號(hào)隔離器，而雷電區(qū)域，要增加浪涌保護(hù)器。 當(dāng)然，在不必要的場(chǎng)合，就可以省去這些元器件，減少成本。

       （ 4 ）進(jìn)機(jī)信號(hào)的點(diǎn)數(shù)。

進(jìn)自控系統(tǒng)的信號(hào)越多， 需要的 I/O 模塊數(shù)量也越多，成本也就越高。 優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)流程，省去不必要的監(jiān)控點(diǎn)， 尤其是與電氣專業(yè)之間的連鎖控制信號(hào)，在減輕了系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷的同時(shí)，又節(jié)約了成本。

 

2.3 材料量

（ 1 ）電纜。

       主要包含計(jì)算機(jī)屏蔽電纜（ DJYPVP ）和控制電纜（ KVVP ），根據(jù)需要可以增加耐火、阻燃等功能，根據(jù)適用場(chǎng)合也可以改變電纜的軟硬度（ +R ）和橫截面積，常用的有 1.0 mm 2 和 1.5 mm 2 ，橫截面積越小，價(jià)格也就越便宜。

（ 2 ）電纜橋架。

       常用的材質(zhì)有玻璃鋼、 鍍鋅鋼和鋁合金三種，價(jià)格依次升高，可根據(jù)全廠要求和適用場(chǎng)合，合理選用適合的材質(zhì)來(lái)控制該部分的成本。 另外還要遵循與電氣專業(yè)電纜橋架材質(zhì)的一致性原則。

（ 3 ）鋼管。

       鋼管分無(wú)縫鋼管和焊接鋼管（有縫管）兩大類，其中無(wú)縫鋼管的價(jià)格要比焊接鋼管的價(jià)格高出一截。 在現(xiàn)代水處理工程中，鋼管的用量很大，主要應(yīng)用于儀表的取源和電纜的保護(hù)上。 前者屬于有壓管，必須用無(wú)縫鋼管， 而后者只是起到避免機(jī)械外力傷害的作用，屬于無(wú)壓場(chǎng)合，用焊接鋼管即可。主材的單價(jià)雖不大，但是如果用量大的話也會(huì)導(dǎo)致材料量成本所占工程總造價(jià)的比重增加，應(yīng)予以重視。 其它的如用于儀表安裝的輔材價(jià)格亦是如此。

 

       以一個(gè) I/O 點(diǎn)總數(shù)為 500 的項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目在生產(chǎn)裝置界區(qū)內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)控制室 （電纜、橋架、鋼管等用量不大），選用的過(guò)程自動(dòng)化儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)均為國(guó)際或國(guó)內(nèi)一線品牌， 那么根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)可以大致估算出各種因素所占的投資比重，如圖 1 所示。

 

3 自控技術(shù)的合理運(yùn)用

       自控技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，會(huì)因?yàn)楦鞣N復(fù)雜的工況條件而衍生出多種配置，多重選擇。 對(duì)于儀表的選用，要根據(jù)測(cè)量介質(zhì)、工藝參數(shù)、安裝場(chǎng)所等選擇滿足工藝要求的實(shí)用型儀表； 對(duì)于控制方案的制定，要根據(jù)工況條件，反復(fù)論證，合理制定以提高管理水平、減少勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率和確保安全生產(chǎn)，并讓成本和產(chǎn)出比降到最低。

 

4 結(jié)語(yǔ)

       自控技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、工廠機(jī)械自動(dòng)化等領(lǐng)域起到了舉足輕重的作用。 通過(guò)分析與探究發(fā)現(xiàn)，影響自控技術(shù)在水處理行業(yè)中投資比重的因素多且雜，并不容易從整體上把控。 那么，如何根據(jù)上述分析來(lái)建立動(dòng)態(tài)成本模型， 快速篩選出降低投資比的方法，并將其系統(tǒng)化、模塊化，將是每一個(gè)自動(dòng)化專業(yè)從業(yè)人員下一步的研究課題。 一旦找到高效且實(shí)用的方法， 將會(huì)極大地推動(dòng)自控技術(shù)在水處理工程中的應(yīng)用，讓更多的企業(yè)和生產(chǎn)工人受益。