0 引言

       自控技術作為當代最熱門的現代化技術之一，已逐漸滲透到工農業生產的各個領域。 以前不受人們重視的污水處理產業也都開始引入智能化概念，帶來更加精細化的操作。 在此背景下，污水處理智能化必將逐漸取代人工化，這是一種趨勢所在。 然而，工廠自動化程度的提高將不可避免地帶來成本增加。 本文從幾方面探究影響自控技術在水處理行業中投資比重的因素，為水處理工程中自控專業的成本分析提供技術依據。

 

1 自控技術在水處理行業中的重要性

       自控技術從發展初期至今，深深地影響了社會生產和生活的方方面面， 已經逐步成為 21 世紀最具影響力的高科技之一。 在現代化的水處理系統中，每一個生產過程總是與相應的自控技術有關。 現代工業的一個重要特點是生產裝置大型化，高度自動化。 自控技術是生產裝置大規模工業生產安全操作、 平穩運行、提高效率（高產、低耗）的基本條件和重要保證。 現代化程度越高，這種依從關系越緊密。 不斷提高的自控技術使生產工人們徹底告別了現場手動抄表、手扳閥門的時代。

 

2 影響自控技術在水處理行業中投資比重的因素

2.1 過程自動化儀表

（ 1 ）不同儀表品牌的價格差異很大。

       在使用功能大致相同的前提下，國內與進口的儀表在價格上存在很大差異，即使是國內儀表之間的價格也千差萬別。 大品牌儀表的質量固然可靠，但也不能盲從，選用時要充分考慮項目投資的規模，應在滿足工藝和自控要求的前提下， 進行必要的經濟核算，取得適宜的性能價格比。

（ 2 ）不同的儀表類型價格差異很大。

       在現代水處理行業中用到的儀表種類繁多，而每一類儀表因其結構和測量原理等的不同，又分成很多種型式。 如電磁流量計、渦街流量計以及金屬管浮子流量計等都屬于行業內較為常用的體積流量測量儀表，但是與質量流量計相比較，價格差距竟達數倍之多。 所以在測量精度要求不是特別高的情況下，可以優先考慮這幾種體積流量測量儀表。

（ 3 ）儀表的結構和特殊使用性能也會對儀表的價格產生影響。

       防爆區域只需選擇隔爆型儀表即可，不必考慮本質安全型的儀表 （主要應用于爆炸危險氣體場所 0區），否則投資額會增大；儀表的模擬量輸出信號一般都是標準的 4~20 mA 電流信號， 如果疊加 HART 協議，成本也會提升。 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。 分體式的結構形式要比一體式價格高出 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， 其安裝附件有配對法蘭、 螺栓、螺母、墊片等緊固件。 其中，法蘭的價格絕不能輕易忽視，尤其是對于用量大、工藝管道口徑大且介質腐蝕性強的工程來說更是如此。 304 、 316L 和 2507 等是管道較為常用的不銹鋼材質， 配上同樣材質的法蘭，即使公稱通徑不大（ ≤DN100 ），成本也著實不低。在很多工程中，這些安裝附件往往都是由儀表廠家隨設備成套提供，導致儀表本身價格的提升，還不如將法蘭作為材料單獨配劃算。 這就需要設計人員從整體把控，充分考慮成本因素，優化設計方案，將安裝附件的成本降到最低。

 

2.2 自動控制系統

       （ 1 ）自控系統選擇的合理性。

常用的自動控制系統有 PLC 、 DCS 、 RTU 等， 每種類型的自動控制系統都有諸多品牌， 可根據業主要求，并結合工程項目特點（規模、總投資），合理選用性價比高的自控系統，如西門子、 AB 等。 即使是同一品牌的自控系統， 也可根據控制要求和工藝復雜程度，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、大規模的工程）。

       （ 2 ）自控系統的結構形式。

采用控制柜和上位機的組合配置即可對裝置內的工藝生產過程進行統一的監測、控制等操作，而不必采用儀表盤（控制柜上安裝數顯表）或帶觸摸屏的形式，否則會增加一定成本。 當然也要結合業主的要求和操作習慣而定，不能一概而論。

       （ 3 ）自控系統配置的優化。

根據實際需求， 合理配置電器元件。 本質安全系統，需要配套安全柵，有電磁干擾的工況條件下，要選用信號隔離器，而雷電區域，要增加浪涌保護器。 當然，在不必要的場合，就可以省去這些元器件，減少成本。

       （ 4 ）進機信號的點數。

進自控系統的信號越多， 需要的 I/O 模塊數量也越多，成本也就越高。 優化工藝設計流程，省去不必要的監控點， 尤其是與電氣專業之間的連鎖控制信號，在減輕了系統運行負荷的同時，又節約了成本。

 

2.3 材料量

（ 1 ）電纜。

       主要包含計算機屏蔽電纜（ DJYPVP ）和控制電纜（ KVVP ），根據需要可以增加耐火、阻燃等功能，根據適用場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，價格也就越便宜。

（ 2 ）電纜橋架。

       常用的材質有玻璃鋼、 鍍鋅鋼和鋁合金三種，價格依次升高，可根據全廠要求和適用場合，合理選用適合的材質來控制該部分的成本。 另外還要遵循與電氣專業電纜橋架材質的一致性原則。

（ 3 ）鋼管。

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

 

       以一個 I/O 點總數為 500 的項目為例，該項目在生產裝置界區內設置獨立的現場控制室 （電纜、橋架、鋼管等用量不大），選用的過程自動化儀表和自動控制系統均為國際或國內一線品牌， 那么根據以往經驗可以大致估算出各種因素所占的投資比重，如圖 1 所示。

 

3 自控技術的合理運用

       自控技術在實際應用的過程中，會因為各種復雜的工況條件而衍生出多種配置，多重選擇。 對于儀表的選用，要根據測量介質、工藝參數、安裝場所等選擇滿足工藝要求的實用型儀表； 對于控制方案的制定，要根據工況條件，反復論證，合理制定以提高管理水平、減少勞動強度、提高工作效率和確保安全生產，并讓成本和產出比降到最低。

 

4 結語

       自控技術在生產過程自動化、工廠機械自動化等領域起到了舉足輕重的作用。 通過分析與探究發現，影響自控技術在水處理行業中投資比重的因素多且雜，并不容易從整體上把控。 那么，如何根據上述分析來建立動態成本模型， 快速篩選出降低投資比的方法，并將其系統化、模塊化，將是每一個自動化專業從業人員下一步的研究課題。 一旦找到高效且實用的方法， 將會極大地推動自控技術在水處理工程中的應用，讓更多的企業和生產工人受益。