廣東省增城市新塘鎮新和水廠　　　 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用，并結合實際提出需注意的地方。
關鍵詞: 自來水廠，在線儀表，PLC，系統

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現場最直接的檢測設備，被稱為自動化的“眼睛”，其準確性直接影響到自動化控制的精度。在自來水廠中應用好自動化在線儀表來進行監控，能降低消耗、確保供水安全、保證水質和壓力的穩定性，產生良好的經濟效益和社會效益。

二、自來水廠的工藝簡介

　　自來水廠的任務就是對源水進行加工處理，使水質符合生活或部分工業用水的各種要求。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，經常要對水在各個工藝環節中的濁度、PH等過程參數進行檢測，并根據水質情況對水處理過程加以控制，使其最終達到規定的水質標準。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備，監測是否有咸潮（標準中規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，水質標準規定出廠水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，余氯量可作為水質再度受到污染的指標信號。 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用

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

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

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

　　現介紹自來水廠常用的自動加藥系統、自動加氯系統和恒壓供水系統的組成。
4.1自動加藥系統
　　在自來水廠中SCD儀常與源水流量計一起構成前饋——反饋控制的混凝自動投加系統。控制原理如圖所示，根據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轉速；SCD儀采集反應池的反應情況，控制計量泵的沖程。
　　從而達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反饋環節能夠進一步提高沉淀水濁度的合格率和穩定性，降低藥耗，并能根據源水水質及反應效果靈活地對各項參數進行設置與調整。

4.2自動加氯系統
　　（1）前加氯
　　前加氯由流量計測量到源水流量送到PLC，控制加氯機的加氯量跟隨流量變化，而更改比例參數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（比例環節）、濾后水余氯為反饋量組成閉環系統，根據工藝需要的余氯設定值，輸出4~20mA電流控制加氯機進行投加，有效地保證后加氯系統的穩定性和可靠性，較好地適應水量和水質的變化，達到消毒的效果。

4.3恒壓供水系統
　　恒壓供水系統控制原理如下所示，由“管網壓力信號（由壓力傳感器所測——控制器——變頻器——水泵機組）”構成一個閉環系統。當進入小流量區域后，系統進入休眠狀態；當壓力傳感器測到管網壓力降低至下限時，自動喚醒系統投入工作，確保供水壓力恒定。
　　此控制方式可降低電機啟動電流和配電容量，能把變壓器的容量下降至傳統驅動方式時的40 ~ 50%；較傳統閥門控制方式節約電能20 ~ 30%，甚至更高；水泵機組的磨損減少，能夠取得很好的經濟效益。

4.4其他的系統
　　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，確保水的PH值，原理同后加氯相似。

五、注意的問題

　　（1）當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：一是過分追求低價位。二是盲目追求進口儀器。三是盲目選型。不同廠家的儀器在測試原理、適用領域、測量范圍、運行條件及費用、維護的難易程度等方面存在較大差異，各企業水質差異也較大，場地環境也不一樣。用戶一定要結合自身的實際情況綜合考慮，選擇適合自己特點的在線儀器，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范安裝，盡可能靠近采樣點，減少系統的延遲時間；
　　并設專職人員對在線水質儀表進行維護、管理。
　　（3）每天都要檢查儀表的讀數是否正常，有沒有警報；并且要建立健全的檔案管理制度。

六、結束語

　　自動化在線儀表在自來水廠自動化控制中應用越來越廣泛，合理地使用在線儀表，能夠為供水水質提供有力保證。另外，適當增加閉路電視監視系統，對一些關鍵生產場所進行直接監視，可為安全生產提供更有效保障。

參考文獻

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、《檢測與轉換技術》　　　　 常健生主編　　　　　　 機械工業出版社
3、《過程自動化及儀表》　　　俞金壽主編　　　　　　化學工業出版社
4、《自動控制理論》　　　　　夏德鈐主編　　　　　　機械工業出版社

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