自動化儀表在水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用
濁度是水體渾濁程度的度量,也就是水體中存在微細(xì)分散的懸浮性粒子,使水透明度降低的程度。濁度儀是測量水體渾濁程度的儀器,主要用于對水質(zhì)的監(jiān)測和管理。
凈水廠負(fù)責(zé)供應(yīng)居民生活用水和工業(yè)用水,供水的質(zhì)量直接涉及人民的健康、安全,以及食品、釀造、醫(yī)藥、紡織、印染、電力等各行各業(yè)的正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。濁度是一項很重要的水質(zhì)指標(biāo),因此對濁度儀的選擇顯得尤為重要。濁度儀可分為目視濁度儀和光電濁度儀兩大類。光電濁度儀就其用途可分為工藝監(jiān)控(連續(xù)測定)濁度儀和實驗室(包括便攜式)濁度儀,就其設(shè)計原理又可分為透射光濁度儀和散射光濁度儀。
由于散射光濁度儀對水的低濁度有較高的靈敏度,準(zhǔn)確度高,相對誤差小,重復(fù)性好,水的色度不顯示濁度,且散射光與入射光強(qiáng)度比可呈線性關(guān)系,故1992年9月世界衛(wèi)生組織公布的《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》中規(guī)定將散射光濁度儀作為測定儀器。同時,“供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃”中已明確規(guī)定一類水司管網(wǎng)水濁度指標(biāo)為1NTU。
在凈水廠設(shè)計中常用HACH公司的1720D、SS6系列濁度儀(屬于散射光式濁度儀)。
在濾后水及出廠水的測量中,一般采用1720D(原為1720C)系列濁度儀。使用時水樣連續(xù)流入濁度儀,流經(jīng)脫泡器以排空水流中的氣泡,然后進(jìn)入濁度儀的中柱內(nèi),上升至測量室并溢過其邊緣進(jìn)入排放口。聚光束從傳感器頭部組件中向下投射到濁度儀主體內(nèi)的水樣中,浸在水樣中的光電管測量水中懸浮固體90°方向的散射光,散射光的量與水樣的濁度成正比。1720D不需采用樣品池,這樣可減少雜散光,提高測量準(zhǔn)確度。1720D的準(zhǔn)確度為:0~40NTU范圍內(nèi)為±2%,40~100NTU范圍內(nèi)為±5%,分辨力為0.001NTU,響應(yīng)時間為75s。
測量濾后水的濁度儀多安裝于濾站管廊內(nèi),可采用壁掛或柜裝,出廠水的測量一般在送水泵房設(shè)置水質(zhì)儀表間,將濁度儀及其他水質(zhì)檢測儀表置于儀表間內(nèi),再將信號引至監(jiān)控站。
雖然1720D的測量范圍為0~ 100NTU,但最好不用其測量濾前水,因為雖然光學(xué)上能測到100NTU,但在生產(chǎn)使用上會帶來許多不便。測量源水及濾前水多使用SS6系列表面散射式濁度儀,它是將光束射在液體表面,測定來自液面的散射光,避免了光學(xué)系統(tǒng)與水樣直接接觸,消除了清洗流通池時帶來的信號丟失,如圖2所示。
圖2 SS6表面散射式濁度儀測量原理圖SS6系列的測量范圍為0~9999NTU,一般地表水廠的源水均在此范圍內(nèi)。它在0~2000NTU范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度為±5%,2000~9999NTU范圍內(nèi)準(zhǔn)確度為±10%。
濁度儀取樣點的選擇應(yīng)與工藝專業(yè)緊密結(jié)合,選取最有代表性的點,取樣孔最好不要開在被取樣管道的頂部,避免將管道中的氣泡抽進(jìn)取樣管而影響濁度儀的測量準(zhǔn)確度,水樣的提取最好用小型采樣泵取樣,保證取樣管內(nèi)有一定流速,不易在管道內(nèi)壁結(jié)垢。取樣管道的口徑應(yīng)根據(jù)儀表取樣水的總需要量決定。
5. 顯示儀表的選用
一般凈水廠工程多選用智能化顯示儀表,其功能齊全,能進(jìn)行數(shù)字信號處理,實現(xiàn)控制功能,而且測量值以液晶顯示,操作方便,可以保存數(shù)據(jù),具有自診斷功能。雖然與計算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后,它的優(yōu)勢沒有完全發(fā)揮出來,而被計算機(jī)系統(tǒng)所取代,但在目前凈水廠的建設(shè)中,使用智能化的顯示儀表作為在計算機(jī)系統(tǒng)未調(diào)試投運(yùn)階段或發(fā)生故障時的輔助儀表,也能滿足現(xiàn)場控制、顯示的要求。
在某些情況下,同時需要本地顯示與遠(yuǎn)程傳送,此時不宜采取信號串聯(lián)方式,而應(yīng)采用信號分配器,即1路輸入,兩路輸出,一路輸出送顯示儀表,另一路輸出可輸入PLC,如常用的WS15242,如圖3所示。
圖3 信號分配器接線示意圖6. 儀表系統(tǒng)的接地和防雷
接地可分為保護(hù)接地和工作接地。保護(hù)接地是為避免工作人員因設(shè)備絕緣損壞或絕緣性能下降時遭受觸電危險和保護(hù)設(shè)備的安全。工作接地是為保證儀表穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。一般凈水廠儀表系統(tǒng)的接地采用TN-S系統(tǒng),即3根相線A、B、C,1根中性線N即保護(hù)線PE。用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接到PE線上,其優(yōu)點是PE線在正常工作時不呈現(xiàn)電流,因此設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分不呈現(xiàn)對地電壓而且在事故時也容易切斷電源,有較強(qiáng)的電磁適應(yīng)性,避免了高次諧波的干擾。
工作接地的原則是單點接地。由于對地電位差的存在,如果出現(xiàn)一個以上的接地點就會形成地回路,將干擾引入儀表中,所以,同一信號回路、同一屏蔽層只能有一個接地點。
儀表工作接地可單獨設(shè)置或與保護(hù)接地共用同一接地體。從工程實踐經(jīng)驗來看,接地電阻一般應(yīng)不超過1Ω。
一般凈水廠設(shè)施分散,構(gòu)筑物低矮,地形平坦、空曠,特別是有些流量計井位于廠區(qū)之外,在這種情況下,儀表設(shè)備的被雷擊率增加。在實踐中,筆者多次遇到過雷擊損壞儀表或儀表不明原因損壞的事件。因此,安裝品質(zhì)優(yōu)良,動作可靠的避雷器,是不可缺少的保護(hù)措施,如采用德國Pepperl+Fuchs公司的ESP系列避雷柵用于流量計的信號和電源的保護(hù),效果良好。
五 總結(jié)
(1)要實現(xiàn)凈水廠的現(xiàn)代化管理,必須使用自動化儀表。
(2)設(shè)計人員應(yīng)站在用戶的角度上,為用戶著想,在設(shè)計與選用儀表時,應(yīng)做到:穩(wěn)定可靠,操作簡單,安裝方便,物美價廉,連續(xù)測量,反應(yīng)靈敏,互換性強(qiáng),便于維護(hù)。
(3)設(shè)計人員平時應(yīng)注意技術(shù)資料的收集、整理,以便于消化吸收。
(4)凈水廠建成通水,儀表正確投入使用后,設(shè)計人員應(yīng)多下現(xiàn)場,對儀表的使用情況做跟蹤調(diào)查,了解儀表的工作情況,及時總結(jié)經(jīng)驗,以利于今后的設(shè)計工作日趨完善。(end)
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