廣東省增城市新塘鎮(zhèn)新和水廠　　　 劉炳其

The Application of Automatic Online Instruments in Water Supply Plant

摘 要: 本文介紹了自動化在線儀表在自來水廠中的應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)際提出需注意的地方。
關(guān)鍵詞: 自來水廠，在線儀表，PLC，系統(tǒng)

Abstract：This paper introduced the application of automatic online instruments in water supply plant. What needed to care was proposed.
Key words：Water supply plant，Online Instrument，PLC，System

一、前言

自動化在線儀表是水廠生產(chǎn)現(xiàn)場最直接的檢測設(shè)備，被稱為自動化的“眼睛”，其準(zhǔn)確性直接影響到自動化控制的精度。在自來水廠中應(yīng)用好自動化在線儀表來進(jìn)行監(jiān)控，能降低消耗、確保供水安全、保證水質(zhì)和壓力的穩(wěn)定性，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

二、自來水廠的工藝簡介

　　自來水廠的任務(wù)就是對源水進(jìn)行加工處理，使水質(zhì)符合生活或部分工業(yè)用水的各種要求。常見制取自來水的過程主要分為幾個步驟：混凝、沉淀、過濾、消毒和存儲，工藝流程圖如下所示。

三、主要自動化在線儀表的介紹

　　在水處理過程中，經(jīng)常要對水在各個工藝環(huán)節(jié)中的濁度、PH等過程參數(shù)進(jìn)行檢測，并根據(jù)水質(zhì)情況對水處理過程加以控制，使其最終達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。常用到的自動化在線儀表有：鹽度計、濁度計、余氯計、超聲波液位計、PH計、流動電流探測儀（SCD儀）、流量計等。

（表1）

序號 儀表 功能 應(yīng)用場合 1 鹽度計 氯化物儀亦稱為鹽度計，測量海水鹽度的儀器設(shè)備，監(jiān)測是否有咸潮（標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定出廠水氯化物含量不超過250mg/l）。 源水 2 濁度計 反映了水中懸浮物的多少，衡量水質(zhì)污染程度。 源水、濾后水、出廠水 3 PH計 酸度計簡稱pH計，基于氧化還原電極測量法工作，檢測酸堿度，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定出廠水PH值為6.5至8.5。 源水、濾后水、出廠水 4 余氯計 測量水中游離余氯，余氯量可作為水質(zhì)再度受到污染的指標(biāo)信號。 濾后水、出廠水 5 超聲波液位計 檢測水池和藥池的液位，確保液位滿足生成需要。 濾池、投加藥池、清水池 6 SCD儀 通過測量混凝劑與水充分混合后的游動電流值來間接反映混凝效果。 反應(yīng)池 7 流量計 水流量的計量。 源水、濾后水、出廠水

四、主要自動化在線儀表的應(yīng)用

　　自動化在線儀表在自來水廠中的應(yīng)用大多基于閉環(huán)控制系統(tǒng)，在線儀表的測量值作為反饋，系統(tǒng)中采用PID算法，各系統(tǒng)PLC與中控室計算機(jī)通訊。PID算法如下：

　　U＝Kp[e(t)+∫e（t）*dt/T1＋TD*de（t）/dt ]+U₀

　　U:調(diào)節(jié)器的輸出信號；e(t):調(diào)節(jié)器的偏差信號，它等于測量值和給定值的之差；Kp：調(diào)節(jié)器比例系數(shù)；T1調(diào)節(jié)器的積分時間；TD：調(diào)節(jié)器的微分時間；　　　　　 U₀：輸出補(bǔ)償。

　　現(xiàn)介紹自來水廠常用的自動加藥系統(tǒng)、自動加氯系統(tǒng)和恒壓供水系統(tǒng)的組成。
4.1自動加藥系統(tǒng)
　　在自來水廠中SCD儀常與源水流量計一起構(gòu)成前饋——反饋控制的混凝自動投加系統(tǒng)。控制原理如圖所示，根據(jù)流量計測量到的源水流量，通過PLC來改變變頻器的頻率，從而控制投藥計量泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速；SCD儀采集反應(yīng)池的反應(yīng)情況，控制計量泵的沖程。
　　從而達(dá)到改變投藥量的目的，在單純以源水流量比例控制下引入SCD反饋環(huán)節(jié)能夠進(jìn)一步提高沉淀水濁度的合格率和穩(wěn)定性，降低藥耗，并能根據(jù)源水水質(zhì)及反應(yīng)效果靈活地對各項參數(shù)進(jìn)行設(shè)置與調(diào)整。

4.2自動加氯系統(tǒng)
　　（1）前加氯
　　前加氯由流量計測量到源水流量送到PLC，控制加氯機(jī)的加氯量跟隨流量變化，而更改比例參數(shù)K則可改變每方水的投加量的多少。

　　（2）后加氯
　　后加氯以濾后水流量為前饋量（比例環(huán)節(jié)）、濾后水余氯為反饋量組成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)工藝需要的余氯設(shè)定值，輸出4~20mA電流控制加氯機(jī)進(jìn)行投加，有效地保證后加氯系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，較好地適應(yīng)水量和水質(zhì)的變化，達(dá)到消毒的效果。

4.3恒壓供水系統(tǒng)
　　恒壓供水系統(tǒng)控制原理如下所示，由“管網(wǎng)壓力信號（由壓力傳感器所測——控制器——變頻器——水泵機(jī)組）”構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)入小流量區(qū)域后，系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)；當(dāng)壓力傳感器測到管網(wǎng)壓力降低至下限時，自動喚醒系統(tǒng)投入工作，確保供水壓力恒定。
　　此控制方式可降低電機(jī)啟動電流和配電容量，能把變壓器的容量下降至傳統(tǒng)驅(qū)動方式時的40 ~ 50%；較傳統(tǒng)閥門控制方式節(jié)約電能20 ~ 30%，甚至更高；水泵機(jī)組的磨損減少，能夠取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.4其他的系統(tǒng)
　　另外，由兩個壓力傳感器或一個壓力傳感器和一個超聲波液位計組成恒水位控制系統(tǒng)可控制濾池恒水位的過濾；而由PH計、流量計、計量泵還可以組成加堿系統(tǒng)，確保水的PH值，原理同后加氯相似。

五、注意的問題

　　（1）當(dāng)前流行的自動化在線儀表品牌有：HACH、W&T、ALLDOS和E+H等。選型要特別注意避免幾個誤區(qū)：一是過分追求低價位。二是盲目追求進(jìn)口儀器。三是盲目選型。不同廠家的儀器在測試原理、適用領(lǐng)域、測量范圍、運(yùn)行條件及費(fèi)用、維護(hù)的難易程度等方面存在較大差異，各企業(yè)水質(zhì)差異也較大，場地環(huán)境也不一樣。用戶一定要結(jié)合自身的實(shí)際情況綜合考慮，選擇適合自己特點(diǎn)的在線儀器，切不可盲目選型安裝。
　　（2）自動化在線儀表要按照說明書的規(guī)范安裝，盡可能靠近采樣點(diǎn)，減少系統(tǒng)的延遲時間；
　　并設(shè)專職人員對在線水質(zhì)儀表進(jìn)行維護(hù)、管理。
　　（3）每天都要檢查儀表的讀數(shù)是否正常，有沒有警報；并且要建立健全的檔案管理制度。

六、結(jié)束語

　　自動化在線儀表在自來水廠自動化控制中應(yīng)用越來越廣泛，合理地使用在線儀表，能夠為供水水質(zhì)提供有力保證。另外，適當(dāng)增加閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，對一些關(guān)鍵生產(chǎn)場所進(jìn)行直接監(jiān)視，可為安全生產(chǎn)提供更有效保障。

參考文獻(xiàn)

1、《給水排水自動控制與儀表》劉自放龍北生李長友編崔福義主審
2、《檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》　　　　 常健生主編　　　　　　 機(jī)械工業(yè)出版社
3、《過程自動化及儀表》　　　俞金壽主編　　　　　　化學(xué)工業(yè)出版社
4、《自動控制理論》　　　　　夏德鈐主編　　　　　　機(jī)械工業(yè)出版社

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