自動(dòng)化儀表在水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用
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一 自動(dòng)化儀表在水處理系統(tǒng)中的重要地位
在現(xiàn)代化的凈水廠中，每一個(gè)生產(chǎn)過程總是與相應(yīng)的儀表及自控技術(shù)有關(guān)。儀表能連續(xù)檢測(cè)各工藝參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制，從而協(xié)調(diào)供需之間、系統(tǒng)各組成部分之間、各水處理工藝之間的關(guān)系，以便使各種設(shè)備與設(shè)施得到更充分、合理的使用。同時(shí)，由于檢測(cè)儀表測(cè)定的數(shù)值與設(shè)定值可連續(xù)進(jìn)行比較，發(fā)生偏差時(shí)，立即進(jìn)行調(diào)整，從而保證水處理質(zhì)量。根據(jù)儀表檢測(cè)的參數(shù)，能進(jìn)一步自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制藥劑投加量，保證水泵機(jī)組的合理運(yùn)行，使管理更加科學(xué)化，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。由于儀表具有連續(xù)檢測(cè)、越限報(bào)警的功能，便于及時(shí)處理事故。儀表還是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的前提條件。所以在先進(jìn)的水處理系統(tǒng)中，自動(dòng)化儀表具有非常重要的作用。
二 水處理系統(tǒng)常用儀表的分類
給水工程所用儀表大致可分為兩大類：一類屬于監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程物理參數(shù)的儀表，如檢測(cè)溫度、壓力、液位、流量等。這類儀表采用國產(chǎn)表，其性能和質(zhì)量基本能滿足要求。另一類屬于檢測(cè)水質(zhì)的分析儀表，如檢測(cè)水的濁度、pH值、溶氧含量、余氯、SCD值等。這些專用儀表在我國發(fā)展比較晚，因此，通常選用國外先進(jìn)產(chǎn)品，從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)看是比較經(jīng)濟(jì)、可靠的。
檢測(cè)儀表的好壞直接關(guān)系到給水自動(dòng)化的效果。在工程設(shè)計(jì)過程中，從儀表的性能、質(zhì)量、價(jià)格、備件情況、售后服務(wù)等方面進(jìn)行反復(fù)比較，我們一般采用進(jìn)口儀表和國產(chǎn)儀表相結(jié)合的方法。
三 凈水廠監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成模式及監(jiān)測(cè)參數(shù)
1. 凈水廠監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成模式
凈水廠的監(jiān)控系統(tǒng)一般由水廠管理層和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層兩級(jí)系統(tǒng)構(gòu)成，按集中管理、分散控制的原則進(jìn)行監(jiān)控。在工程設(shè)計(jì)中，將廠級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(即主站)設(shè)在水廠中心控制室，各現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站(即分站)的數(shù)量和位置按工藝流程及構(gòu)筑物的位置、分散程度來定。一般地表水廠現(xiàn)場(chǎng)分站的設(shè)置是：進(jìn)水泵房分站、反應(yīng)沉淀與加氯加藥分站、過濾分站、送水泵房及變配電室分站、污泥處理分站。各監(jiān)測(cè)儀表的數(shù)據(jù)均送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可在監(jiān)控站的工控機(jī)上顯示、控制并打印、記錄、報(bào)警。
2. 各分站監(jiān)測(cè)參數(shù)
a. 進(jìn)水泵房分站監(jiān)測(cè)參數(shù)
水質(zhì)參數(shù)：源水濁度、pH值、水溫、溶解氧等。
運(yùn)行參數(shù)：調(diào)節(jié)池水位、吸水井水位、源水流量、泵機(jī)分電量、泵站總電量等。
b. 反應(yīng)沉淀、加氯加藥分站
水質(zhì)參數(shù)：沉淀池出口濁度、濾后余氯、SCD值。
運(yùn)行參數(shù)：沉淀池水位、沉淀前流量、攪拌罐液位、藥池液位、藥液濃度、沉淀池泥位。
c. 過濾分站
水質(zhì)參數(shù)：濾后水濁度、余氯。
運(yùn)行參數(shù)：濾池水位、水頭損失、反沖洗水流量、沖洗水箱水位。
d. 送水泵房及變配電室分站
水質(zhì)參數(shù)：出廠水流量、余氯。
運(yùn)行參數(shù)：出廠水壓力、流量、清水池水位、吸水井水位、交流電壓、交流電流、電量等。
e. 污泥處理分站
運(yùn)行參數(shù)：回流池水位、水量、濃縮池水位、回流水濁度。
四 水處理系統(tǒng)常用儀表在選型及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
1. 儀表選配的一般要求
(1)精確度：是指在正常使用條件下，儀表測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，誤差越小，精確度越高。
生產(chǎn)過程物理檢測(cè)儀表的精確度為±1%，水質(zhì)分析儀表的精確度為±2%(測(cè)高濁水的濁度儀的精確度為±5%)。
(2)響應(yīng)時(shí)間：當(dāng)對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，儀表指示值總要經(jīng)過一段時(shí)間才能顯示出來，這段時(shí)間即為儀表的響應(yīng)時(shí)間。一只儀表能不能盡快反應(yīng)出參數(shù)變化的情況，是很重要的指標(biāo)。對(duì)水質(zhì)分析儀表要求的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不超過3min。
(3)輸出信號(hào)：儀表的模擬輸出應(yīng)是4~20mA DC信號(hào)，負(fù)載能力不小于600Ω。
(4)儀表的防護(hù)等級(jí)應(yīng)滿足所在環(huán)境的要求，一般應(yīng)不低于IP65，用于藥劑投加系統(tǒng)的檢測(cè)儀表要求能耐腐蝕。
(5)四線制的儀表電源多為220V AC、50Hz，兩線制的儀表電源為24V DC。
(6)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀表宜選用數(shù)顯儀。
(7)儀表的工作電源應(yīng)獨(dú)立，不應(yīng)和計(jì)算機(jī)共用電源，以保證發(fā)生故障和檢修時(shí)電源互不干擾，使各自都能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。
(8)為使計(jì)算機(jī)能檢測(cè)到電壓互感器和電流互感器的異常信號(hào)并報(bào)警，設(shè)計(jì)選配的電壓及電流變送器的輸入信號(hào)應(yīng)比電流及電壓互感器大，即分別為0~6A及0~120V。
(9)應(yīng)選擇能夠提供可靠服務(wù)和有豐富經(jīng)驗(yàn)的儀表生產(chǎn)廠商。
2. 水位測(cè)量
選擇液位計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：(1)測(cè)量對(duì)象，如被測(cè)介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)，以及工作壓力和溫度、安裝條件、液位變化的速度等；(2)測(cè)量和控制要求，如測(cè)量范圍、測(cè)量(或控制)精確度、顯示方式、現(xiàn)場(chǎng)指示、遠(yuǎn)距離指示、與計(jì)算機(jī)的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。
給水工程中常用的液位計(jì)及選型要點(diǎn)如下：
a. 浮球式液位計(jì)
在液體中放入一個(gè)空心的浮球，當(dāng)液位變化時(shí)，浮球?qū)a(chǎn)生與液位變化相同的位移?？捎脵C(jī)械或電的方法來測(cè)得浮球的位移，其精確度為±(1~2)%，這種液位計(jì)不適用于高粘度的液體，其輸出端有開關(guān)控制和連續(xù)輸出。
在凈水廠的設(shè)計(jì)中，多將此種液位計(jì)用于集水井的液位測(cè)量以控制排水泵的自動(dòng)開停。
b.靜壓(或差壓)式液位計(jì)
由于液柱的靜壓與液位成正比，因此利用壓力表測(cè)量基準(zhǔn)面上液柱的靜壓就可測(cè)得液位。根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的密度及液體測(cè)量范圍計(jì)算出壓力或壓差范圍，再選用量程、精確度等性能合適的壓力表或差壓表。這種液位計(jì)的精確度為±(0.5~2)%。
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