張明芝 杜素潔
（天津市東郊污水處理廠）

1 簡介

　　在一般的污水處理廠、水處理廠及泵站等，均設有進水口和進水泵。在進水泵的設計中，為了簡便可靠，大多采用浮球液位開關控制進水泵的自動開停。浮球液位開關是一種靠液體的浮力改變自身狀態(tài)來達到控制目的的設備。它用一根電纜線連接，置于液面之上，內部裝有一個開關，當液位達到或降至某一高度時，浮球液位開關改變原來直立或傾斜的狀態(tài)，內部開關狀態(tài)隨之改變，信號傳至控制機構。天津市東郊污水處理廠進水泵的自動控制即采用這種控制方法。

2 浮球液位開關控制原理

　　天津市東郊污水處理廠設計日處理能力40萬噸，最大50萬噸，使用了260千瓦，容量1.32-1.54立方米/秒，揚程1.32-11.0米，電壓6千伏的進水泵6臺（其中一臺備用）。進水泵前的污水池設有6個浮球液位開關，分成兩組，信號送至可編程序邏輯控制器（工業(yè)常用的一種能按一定順序完成自動控制功能的設備，以下簡稱PLC）。浮球液位開關的位置如圖1所示：

　　開泵的控制過程為：
　　當液位低于1#浮球液位開關時，將發(fā)出低液位報警信號；
　　當液位高于2#浮球液位開關時，開一臺進水泵；
　　當液位高于3#浮球液位開關時，開兩臺進水泵；
　　當液位高于4#浮球液位開關時，開三臺進水泵；
　　當液位高于5#浮球液位開關時，開四臺進水泵；
　　當液位高于6#浮球液位開關時，開五臺進水泵，并發(fā)出高液位報警信號。
　　為防止進水泵頻繁開停，關泵順序為：
　　當液位下降至5#浮球液位開關以下時，關1臺進水泵，（開四臺）；
　　當液位下降至4#浮球液位開關以下時，關1臺進水泵，（開三臺）；
　　當液位下降至3#浮球液位開關以下時，關1臺進水泵，（開兩臺）；
　　當液位下降至2#浮球液位開關以下時，關1臺進水泵，（開一臺）；
　　當液位下降至1#浮球液位開關以下時，進水泵全關，并發(fā)出低液位報警。
　　為避免一臺泵重復啟動，水泵將依次循環(huán)投入工作先開先停，先停先開。當一臺水泵因故障停止工作時，另一臺水泵自動投入運行。控制流程圖如圖2所示：

　　但在實際使用中，為使浮球達到要求的高度和自由動作，要求一段長度的電纜。電纜用支架固定在污水廠口。但在如此大容量的進水的開停沖擊及水流的帶動下，電纜線極易纏繞。加之長期多次重復動作、電纜老化等原因造成的電纜折斷、電纜外皮破裂等損壞問題，使控制受到影響。我廠進水泵的控制即是如此。設備、程序的安裝、調試通過后，經過一段時間的使用，六個浮球相互纏繞使進水泵的自動控制無法完成，自動控制形同虛設。經了解，現(xiàn)在的設計中注意到了這個問題。施工時將浮球的電纜綁在一根鋼管上，僅留一小段能自由運動的長度以避免纏繞。但這樣其他問題仍無法徹底解決，且象我廠這樣已運行的情況，要解決和修復已出現(xiàn)的問題，只能等待停泵時進行。不但影響生產且沉淀污泥產生的危害人體的有害氣體使工作危險性很大。如果采用超聲波液位計這些問題便可迎刃而解。

3 超聲波液位計的使用

　　我廠進水污水池口距池底8.7米的池壁上為監(jiān)視水位而裝了一塊超聲波液位計，其他象配水、回流污泥、出水等處共設有超聲波測量儀共計20塊，在7年的正式運行中一直處于良好的狀態(tài)，且精度較高，維護、校驗也很方便。為增進可靠度，也可以考慮再增加一個超聲波液位計，以防因液位計的故障導致進水泵的誤操作。
　　（1）根據(jù)原設計思路和圖1所示尺寸，可以將原PLC程序控制順序改為：
　　設兩個液位計測量值為X₁、X₂，儀表的精度為0.2%，表頭至池底的高度為8.7米，可能偏差0.034米，取為0.04米。當X1-X２〉0.04米時，取消進水泵控制的自動。
　　開泵的順序為：
　　當液位上升至2.9０米時，發(fā)出低液位報警；
　　當液位上升至3.12米時，開一臺泵；
　　當液位上升至3.34米時，開兩臺泵；
　　當液位上升至3.5６米時，開三臺泵；
　　當液位上升至3.7８米時，開四臺泵；
　　當液位上升至3.9０米時，開五臺泵，并發(fā)出高液位報警。
　　停泵的順序為：
　　當液位下降至3.7８米以下時，關一臺泵（開四臺）；
　　當液位下降至3.5６米以下時，關一臺泵（開三臺）；
　　當液位下降至3.34米以下時，關一臺泵（開兩臺）；
　　當液位下降至3.12米以下時，關一臺泵（開一臺）；
　　當液位下降至2.9０米以下時，進水泵全關，并發(fā)出低液位報警；
　　每臺泵的開停順序同浮球液位開關。具體流程見圖3。

　　（2）除上述方法外，也可以充分PLC的計算和判斷功能，用新的思路重新設計，使程序簡化。
　　根據(jù)原工藝設計，最下部的浮球液位開關與池底高度為2.9０米，每相鄰兩個的距離為0.22米，液位上升時，將所測值減去最底浮球液位開關的高度除以0.22米后取整，即為將要開啟的泵的臺數(shù)；液位下降時，將所測值減去最底浮球液位開關的高度除以0.22米后取整加一，即為將要開啟的泵的臺數(shù)。液位高于3.96米時高液位報警，液位低于2.90米時低液位報警。新的流程如圖4所示。

4 實現(xiàn)的可能性

　　在我廠包含進水泵控制部分的PLC中，有模擬量輸入模塊 2個，可輸入模擬量16個，現(xiàn)使用了14個，有空余輸入點2個，允許增加一個超聲波液位計的模擬量輸入。
　　將浮球液位開關控制進水泵改為超聲波液位計除增加一塊超聲波液位計外，不需其他投資，對計算機的監(jiān)控也沒有任何影響。改造后，既減少了浮球液位開關、繼電器、PLC模塊及多條纜線的費用及PLC字節(jié)的占用，又可以充分體現(xiàn)原設計的思路，對已廢棄的自動控制進行充分的利用。對泵的開停時間、臺次進行科學合理的安排，避免人為失誤，增加了控制的可靠性、安全性和穩(wěn)定性。