葛新
(勝利油田供水公司 耿井水廠，山東 東營 257094）

　　摘要：脈沖澄清池手動排泥不及時，影響澄清池的正常運行，針對該問題結合實際，水廠采用了自動控制排泥技術。在脈沖澄清池自動控制系統中監控主機、通信網絡、PLC和應用軟件實現可靠性技術設計， 實現了定時排泥和自控排泥兩種方法排泥。
　　關鍵詞：水廠；計算機應用；澄清池
　　中圖分類號：TU991.62　　 文獻標識碼：B　　 文章編號：1009—2455(2004)05—0032—03

　　耿井水廠日供水20×10⁴m，，擔負著勝利油田大部分區域生活飲用水的供水任務。工藝中采用了脈沖澄清池，由于脈沖澄清池對水質、水量變化比較敏感，操作管理要求比較高。在澄清池的運行管理中，及時排泥是主要環節之一。一般水廠的澄清池依靠手動操作排泥，靠人工操作不僅增加了工作人員的勞動強度，而且還會由于人為原因造成排泥滯后，影響出水水質，不利于澄清池的正常運行，為此工程中采用了自動控制排泥技術，該技術在脈沖澄清池的排泥控制方面有新的突破。該項目被國家建設部確定為“九·五”科技攻關項目，城市供水系統監測和自動化系統“十大樣板示范工程”之一。

1 控制系統的組成及功能

　　控制系統總體結構采用集散型，由一個中心控制系統、2個PLC監控單元通過高速數據通信鏈路組成一個由中控室工控機對各環節工況的集中管理分散控制的小型自動監控管理系統(DCS)。具體來說，系統由中控室單元、脈沖澄清池控制單元和數據通信鏈路三部分組成。現場設備通過PLC采用串行通信傳輸方式與中央控制室構成有線通信網絡。總體結構框圖如圖1。

1.1 脈沖澄清池控制單元
　　此單元由PLC智能控制終端(A-B-SLC5001套)及其應用軟件，1720D濁度連續監測網絡，SS6濁度儀，排泥閥及其控制柜等組成。PLC控制單元結構如圖2。

　　監控參數共28個，見表1。

表1 監控參數

　　控制單元的功能：
　　①監測澄清池出水濁度及泥水界面層濁度，并實現兩種方式的自動排泥。
　　②根據監測的數據控制排泥閥的開啟和關閉。
　　③監測原水、出廠水濁度等參數，一旦發現問題，及時作出報警并執行切換程序。
　　④執行中控室發來的各種命令、新參數的設定與執行、控制方式的切換等。
　　⑤由于某種突發因素導致澄清池出水濁度超過允許值(15 NTU)時，系統自動報警并作出按用戶要求的相應處理(如強行排泥或增加藥液的投加量)。

2 控制排泥的方法

　　控制排泥的方法有兩種：即定時排泥和自控排泥。
　　①設定排泥時間(0-8h可調)，按時間設置自動定時排泥，排泥的周期和排泥的起始時間間隔可由經驗確定，也可根據對運行數據的分析來確定。
　　②脈沖澄清池的結構特點是泥渣濃縮室為斗型，優點是排泥較均勻，斗坡又利于排泥，因此可以用泥層測厚儀來監示泥斗泥渣的厚度。具體方法是監測澄清池中某一深度的泥水層面濁度，根據測得的泥水層面濁度和由中控室下載得到的澄清池出水濁度數據，通過對運行工況的分析，在保證澄清池出水濁度處于最佳范圍的情況下，求得開始排泥的最佳泥水層面濁度值和結束排泥時最合理的泥水層面濁度值，作為SS6濁度儀的設定的排泥上下限。(此設定值可在線修改)。當泥水層面濁度達到上限設定值時，發出開始排泥的預警并延時自動開啟排泥自動閥，開始排泥；當泥水層面濁度降到下限設定值時，發出停止排泥的預警，并延時自動關閉電動閥，停止排泥。當澄清池出水濁度達到設定值(<15 NTU的一個實驗數據)而排泥條件未滿足，發出預警信息，通知現場有關人員采取增加藥液投加量或采取其他措施，必要時可對有關參數加以修正。

3 設計中系統特點及幾個技術問題的處理

　　①在計算機監控系統結構設計上，引用了比較成熟的PLC技術為基礎，PLC是專為滿足各種控制場合而設計的，它具有可靠性高、系統配置靈活、調試及維護方便等特點。采用多臺PLC控制單元同時工作，各自完成其特定功能的方式，把風險分散。當某一臺出現故障時，不影響系統其它功能的完成。
　　②在本系統硬件設計中采用了美國AB公司的PLC可編程控制器。在PLC控制箱內采用電隔離措施，以減少電源干擾。所有儀表設備全部采用美國HACH公司的原裝進口產品。儀表具有自診斷功能，如果測試到某儀器或系統不正常時，顯示器將顯示表示故障原因的誤碼并記人報警記錄。與中控室通訊同樣采用了AB公司的高速數據通信鏈路，并配置了專用屏蔽雙絞線電纜，抗干擾性強、頻帶寬、傳輸速度快、敷設簡單，系統架構方便。
　　③軟件由工業組態軟件包開發完成。軟件采用模塊結構，界面友好，可視性強。采用全集成和圖示化的開發方式，對于用戶而言，在開發過程中基本上可不考慮如何編程的問題，可將精力集中于對過程自動化流程分析、規劃和設計上。另外，軟件采用分布式結構，可方便組態，接口開放，擴展靈活，具有高效和實用的優點。通訊子模塊選用了美國AB公司的軟件，該軟件連接由于得到了微軟公司的直接支持，它在和其它數據處理軟件作動態數據交換時有獨到之處，既提高了通信的可靠性又增強了系統的靈活性。
　　④在中控機應用軟件編程中描繪出了濁度、流量、電壓、電流等實時曲線圖、直方圖。每條曲線都是由某個參數的24h數值組成的，可清楚地表明每日某個參數的高峰、低谷期。為了在同一坐標系表示不同的曲線，各種曲線用不同顏色區分開，清晰可辨。
　　⑤該系統配備了語音技術，可以隨時報告工作狀況，它由普通話錄制合成，固化到文件中，由中控機根據控制單元發來的信息調出聲音文件進行報警。
　　⑥由于計算機硬盤是一種大容量的外部存儲介質，它面對的用戶往往不止1個，正是由于這種開放式的使用使得各個用戶的數據變得相當透明，這就違背了用戶的意愿。因此，為了保證控制系統的安全性，在中控室采用了一種限制用戶使用操作權限的加密方法，它把用戶設置成不同的權限值，根據權限值來限制哪些人不能操作，哪些人只能查閱數據，哪些人可以修改數據。在中控機對各控制點需要修改數據或即時控制之前，必須通過權限值對操作員的身份進行驗證，驗明正確后才允許實施操作。這一點在實際工作中非常重要。

4 系統的初步評價

　　系統連續運行3 a來，實踐證明，軟硬件完備，工作狀況良好。在供水事業的科學管理和經濟運行方面，具有一定的價值。
4.1 提高了管理水平
　　使用自動化監控排泥系統代替了人工操作，現可通過自控或定時兩種方式進行排泥并能從顯示屏幕上看到有關濁度曲線的變化情況，隨時掌握濁度值。對關鍵信號有語音報警，供值班人員及時掌捐設備運行情況，及時發現問題以便保養和檢修。
4.2 提高了水質的合格率
　　通過自動排泥系統，實現科學地控制排泥周期，有利于澄清懸浮泥渣層良好地工作，比較穩定的保持澄清池中的泥渣平衡，提高混凝效果，確保澄清池出水濁度控制在要求的范圍內，為濾池過濾工藝提供科學的保障，實現水質達標。
4.3 減輕了工人的勞動強度
　　以前值班人員要去現場手動操作，現在可以在機房內監控操作，工作環境好。同時也消除了不安全因素。
4.4 提高了經濟效果
　　使用自動化監控系統，每崗減少人員1名，招目前5個崗位、5個班組計算共減少25人，按每人每年工資收入2萬元計算，1年可節約50萬元。

作者簡介：葛新(1970—)，女，山東聊城人，工程師，石油大學計算機專業畢業，電話(0546)8551400，gexin@mail.slof.com。