陳健
（蚌埠市供水有限公司，安徽 蚌埠 233000）

　　摘　要：根據蚌埠市三水廠雙閥濾池自動控制系統改造和運行的探索經驗，介紹了自控系統設計、改造的方法、特點和控制方式，指出真空系統的改進是成功的關鍵。
　　關鍵詞：給水處理；雙閥濾池；電磁閥；真空罐；自動控制
　　中圖分類號：TU991.6
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455（2001）02-0042-03

　　蚌埠市三水廠一、二期濾池為雙閥濾池（20×10⁴m³／d），雖然原設計具有程序集中自動控制方式，但在實際運行中由于真空管路上的電磁閥。
　　真空管路進水、電動閥的執行機構等內在問題，多年來經過努力和探索，仍不能達到設計標準，無法實現全自動化運行。在總結和分析實際存在的問題的基礎上，對雙閥濾池進行了改造。改造后的濾池自動控制系統運行穩定可靠。在此，對雙閥濾池的全自動化運行控制作簡要介紹。

1 雙閥濾池所存在的問題及原因分析

1.1 真空系統的問題
　　濾池的設計形式為虹吸進排水型雙閥濾池，反沖洗采用容積為600m³的高位水池，設有兩臺14SA－10E水塔泵；進排水控制采用虹吸管道，虹吸管路由真空系統控制，真空系統包括真空泵、真空管路、電磁閥、電接點真空表等；濾后水控制采用DN600電動閘門，沖洗水控制采用DN800電動閘閥；水頭損失顯示采用隔膜壓差變送器；運行方式為程序柜集中自動控制或手動控制。所存在的問題主要有以下幾方面：
　　①電磁間關閉不嚴、漏氣。最初選用的為先導式電磁閥，其工作原理為：電磁間通電提起內部輔閥，由于輔間先行開啟，破壞了管路的真空，減少并抵消了問塞兩端壓差，并帶動閥塞，使問塞完全開啟。當電磁閥失電時，失去電磁力，鐵心及閥塞等靠 自重下落、關閉。同時，管路中真空度下降，或介質通過問塞側面小孔進入間塞內部，傳遞壓力，使問塞緊緊地壓在間口上，達到嚴密關閉的目的。但在實際使用中，真空管路中的真空值較低，閥塞上、下壓差較小，僅靠鐵心和閥塞的自重，不能完全關閉閥塞，造成電磁閥漏氣。后來又選用了直動式電磁閥，其工作原理為：電磁線圈通電形成磁力克服彈簧的彈力，直接提起閥桿將閥塞打開。失電時，靠彈簧張 力和閥塞自重自然關閉。但由于電磁間使用過一段時間后彈簧的彈性變小、出現銹蝕等問題，也不能完全關閉閥塞，同時出現漏氣現象。
　　②真空管路易進水，冬天結凍阻塞真空管路。由于虹吸管上電接點真空表的上限臨界值不易調準，有時在虹吸形成后，電接點真空表末達到臨界值，仍不動作，則真空泵繼續運行，就會把虹吸管內的水抽人真空管路中。
　　③國產SZB型真空泵效率低，抽真空時間長。
1.2 電動閥門的問題
　　電動間無法隨時調整濾池出水量。濾池的進出水平衡是靠清水電動閥的開啟度來控制的，但電動問頭的執行機構元件不可靠，不能保證閥門每次的開關量，濾池的進出水也就無法控制平衡。
1.3 塔泵開啟頻繁問題
　　塔泵開啟頻繁，不利于控制。因水塔不能連續沖洗，在沖洗完每格濾池后，水塔泵啟動向水塔補給水，待水塔打滿便要停泵，等待沖洗。這樣水塔泵就會頻繁地開停。同時也使沖洗環節復雜化，不利于自控。
1.4 自動控制系統的問題
　　自控過程不完善，缺少必備的監測儀器、儀表。濾池水位控制計、濾后水濁度儀及沖洗、過濾的監視儀等均沒有設置。

2 濾池改造的設備配置及選型

　　針對上述問題，我們首先采取了如下改造措施：
2.1 真空系統
　　①將原有國產電磁閥改為適用于真空系統的德國產GSR電磁閥，進水虹吸管采用兩只DN25常閉閥，排水虹吸設有兩只DN40電磁閥，一只常開一只常閉（如圖1所示）。

　　②用音又開關替代電接點真空表以防真空管路進水。
　　③用德國產V130型真空泵替代原SZB型真空泵。
2.2 設置濾池水位計
　　由水位計控制濾前水位，水位信號可以隨時反饋給PLC自控系統。
2.3 選用可調式電動碟閥
　　用作清水閥，PLC自控系統根據水位信號可以隨時控制該閥的開關量，調整濾池進出水量的平衡。
2.4 安裝濾后水濁度儀
　　除了用時間控制沖洗外，濾后水濁度也作為控制濾池沖洗的條件，濁度儀的型號為（CUS1／CUA120型）。
2.5 改變沖洗方式
　　沖洗方式由水塔沖洗改為水泵直接沖洗。沖洗泵采用德國EMU潛水泵，保證了沖洗水量和濾池沖洗質量。沖洗間選用通用型電動碟閥，閥門關閉嚴密，避免了閥門漏水對沖洗強度的影響。

3 調試中出現的問題及解決措施

3.1 出現的新問題
　　設備改造安裝完成后，在調試過程中我們發現GSR電磁閥出現了新問題：
　　①進水虹吸管上的常聞電磁閥斷電后關閉不嚴。原因是由于進水虹吸形成后，音叉開關動作將信號傳給PLC自控系統，控制關電磁閥停真空泵，此時電磁間與虹吸管連接端為負壓，與真空管路連接的另一端為正壓，這樣，電磁閥橡膠隔膜兩端就形成了一個反向的壓差，頂起隔膜，造成隔膜片關閉不嚴，進水虹吸破壞，濾池不能正常連續進水。
　　②排水虹吸管真空形成后，音叉開關反復動作。經測試發現主要原因是排水虹吸真空形成后，排出的沖洗廢水中夾有大量氣體。音叉開關探頭時而接觸到水，時而接觸到空氣，就會不斷地把信號傳給PLC，PLC根據信號控制電磁閥時而開、時而關，造成控制不穩定。
　　③排水虹吸形成的同時，拉動了進水虹吸，把濾前水與沖洗廢水一起排走。原因是：由于排水虹吸管的進水端與進水虹吸管的出水端淹沒在同一水位下。當排水虹吸形成時，其進水端即進水虹吸出水端的水位迅速下降，使進水虹吸也及時形成了，則排水虹吸管就會把濾池進水與沖洗廢水同時排走。
3.2 解決措施
　　為解決上述問題，需對整個真空系統重新設計，使真空度始終保持＞0.05 MPa的狀態，措施如下：①由于真空系統改造初始沒有設置真空罐，真空系統無法正常運行。考慮到電磁閥的動作要求和大虹吸形成所必須具備的真空抽氣量，經計算確定真空罐容積為2.5m³。根據兩組濾池共用一套抽真空裝置，同時為避免真空罐進水至真空泵內損壞真空泵，我們把真空罐進行了串、并聯組合連接，在與真空管路直接聯接的罐上設有水位報警裝置和排放水口，在與真空泵最先聯接的一個罐上裝有真空壓力表控制真空的上下限值，并在真空罐與真空泵之間的管路上再設置一只GSR常閉電磁閥，為確保正常運行，我們將該閥的線圈拆掉，反向安裝，在真空泵啟動運行時，電磁閥可以自行開啟；在真空泵停止運行時，靠閥兩端的正向壓差將閥關閉，即將該間作為單向間來使用。這樣，從真空泵到虹吸管之間就形成了一套完整的真空系統，從而保證了大小虹吸管上GSR電磁閥的正常使用（如圖2所示）。

　　②為了克服大虹吸所產生的氣囊影響，我們將大虹吸上的音叉開關改為電接點真空表，上限調整值為真空度0.018MPa，便可滿足正常使用。
　　③進水虹吸管的出水端與排水虹吸管的進水端之間設置一道擋水堰，防止排水虹吸形成時對進水虹吸管產生影響，避免同時形成進水虹吸（如圖3所示）。

　　上述各方法，基本解決了雙閥濾池真空系統自控所出現的新問題，也是雙閥濾池自控的關鍵所在。

4 結語

　　通過一段時間的使用，雙閥濾池全自動化運行良好。濾后水水質穩定。沖洗強度有保證。杜絕了水漫濾池、濾池濾空等現象。減輕了操作人員的勞動強度。生產運行說明，只要做好真空系統改造，搞好設備選型，雙閥濾池完全可以達到像V型濾池一樣的高度自動化。因此，雙閥濾池的自控運行具有很強的推廣價值。

　　作者簡介： 陳健（1950－），男，現任蚌埠市供水有限公司副總經理，聯系電話：（0552）4015531－7040。