给排水工程仪表与控制讲稿

给排水工程仪表与控制讲稿内容摘要：

又称“ eyeball”，在我国相当多的水厂，尤其是中小水厂仍广泛采用。 操作者通过观察原水浊度的变化、反应后矾花生成情况、沉淀后水的浊度高低来凭经验调节投药量。 操作人员的责任心与经验是制约混凝效果的重要因素。 烧杯试验法 烧杯试验法利用一台可变速的 4— 6 联搅拌机，同时向 4— 6个烧杯中的检测水样加不同量的混凝剂，并进行搅并，模拟生产中的混合与反应过程，然后静止沉淀以 模拟实际，我国的许多水厂也把烧杯试验结果作为确 定投药量的重要参考依据，应用广泛。 流动电流法 该法以反映胶体荷电特性的另一参数 流动电流为因子，控制投药。 这种方法以胶体电荷为参数，抓住了影响混凝的本质特性；同时，该方法是一种在线连续检测法，易于实现投药量的连续自动控制，因而成为各种胶体电荷控制法，以至现行各种投药控制方法中很有发展前途的方法。 流动电流与混凝工艺的相关性 1）流动电流与动电位的相关性。 流动电流与动电位良好相关性，以流动电流代替动电位来描述胶体的脱稳程度是完全可能的在 2）流动电流与混凝剂投量的相关性。 向水中加入不同量的硫酸铝，测定水的流动电流。 在硫酸铝投量较少时，流动电流赂有上升，变化不大；随着投药量进一步增大，流动电流值迅速上升；随后流动电流的增大趋势逐渐变缓。 3）流动电流与混凝效果的相关性。 流动电流与浊度的这种相关性是普遍存在的，用范围广泛的、包括国内国外、南方北方、江河水库等多种原水及处理工艺进行试验，都可以观察到上述现象，说明流动电流是对混凝起决定性影响的主要因素。 流动电流混凝控制工艺系统的组成与特点 在流动电流与混凝工艺相关性的基础上，可以建立 流动电流很凝投药控制系统工艺流程，该系统主要由检测、控制、执行三大部分组成，流动电流检测器对加药后水中胶体电荷进行检测，并经信号处理后将该流动电流信号送至控制器； 控制器对该检测值与事先设定的设定值进行比较，并按一定控制策略对投药量输出进行调整，该药量的调整通过变频调运设备对投药泵的转速调节来实现。 1) 单因子控制：除流动电流参数外，不再要求测定任何其它参数。 2) 小滞后系统：可以适应水质及水量等的突然变化。 3) 中间参数控制：设定值是通过相关关系间接反映了浊度要求。 4 透光脉动聚凝检测技术的应用 透光脉动值能一 定程度地反映加药混凝后水中颗粒杂质的絮凝情况．，可以作为控制参数构成反馈控制系统。 对于一般浊度水，由于絮凝体形成的反应过程进行缓慢，滞后时间长，反馈控制混凝剂投加量效果不太理想。 高浊度水的絮凝过程进行迅速，一般只需数秒或数十秒时间即可完成，因此可检测其絮凝情况并根据絮凝过程控制投药量，从而成为新的高浊度水絮凝控制方法， 高浊度水絮凝过程与透光脉动值的相关性 1）絮凝剂投加量和远光脉动值的关系 2）浑液面沉速与透光脉动值的关系 3）出水余浊和透光脉动值的关系 4）高浊度水透光脉动投药控制系统 高浊度水透光脉动投药控制系统 絮凝检测仪的检测值可以反映高浊度水浑液面沉速的大小，通过对检测值的控制即可实现混液面沉速的控制，这样就有一个方便的确定投药量的方法，不需要检测原水含砂量、粒径组成、流量及原水的其它性质，只要检测加药絮凝反应后的透光脉动值一个参数，即可控制投药，保证高浊度水处理运行经济可靠。 由于高浊度水的絮凝过程非常短，因此采用以检测值为控制对象的反馈控制系统，对扰动的响应速度快，滞后很短，接近于同步控制。 工作过程如下：反馈控制系统通过絮凝检测仪在线连续检测已进行絮凝反应的高浊度水的值，并 将信号传到控制中心；控制器接收信号，并与给定的设定值进行比较、判断，若检测值 R符合系统要求，其偏差在允许的范围内，说明投药量正常；反之．若检测值 A 不在允许的范围内，控制器通过一定的算法指挥变频器改变投药泵电机的电源频率、进而改变投药泵转速，实现投药量调整，修正偏差，直到检测值 R 符合要求。 第二节、滤池控制技术 滤池控制的基本内容与基本方式 滤他的自动控制基本上包括过滤、反冲洗两个方面，其中以反冲洗为主。 由于各种滤池的构造、原理不同，控制内容与方法也有差别。 在采用的技术方面，主要有水力控制与机 电控制两类。 在本节中主要通过 —— 些实例介绍机电控制技术，特别是微电脑智能化控制技术的应用情况。 滤池的反冲洗控制可以有不同的方式。 控制方案要解决如何判断反冲洗开始和反冲洗结束。 反冲洗开始有下列方式判断： (1)滤后水浊度监控。 连续检测滤池出水的浊度，当滤后水浊度达到设定值时开始反冲洗； (2)滤池水头损失监控。 连续检测滤池的水头损失，当水头损失达到设定值时开始反冲洗； (3)定时控制。 根据经验设定滤池工作周期，当达到周期规定的时间后开始反冲洗。 反冲洗结束有下列方式 判断； (1)反冲洗水浊度监控。 连续检测滤池反冲洗水的浊度，当该浊度降到设定值时结束反冲洗，使滤池投入过滤工况； (2)定时控制。 按经验设定滤池反冲洗历时，当达到规定的反冲洗时间后结束反冲洗使滤池投入过滤工况。 上述滤池反冲洗的开始与结束的控制方式可以交叉组合应用，也可以将几种方式共同应用，当其中的条件之一达到时，即应当开始或结束反冲洗。 另外，控制系统还应具有随时人工指令强制反冲洗的功能。 反冲洗进行的方式有采用各滤池连续顺序进行的，也有采用各滤池分别按各自的条件控制、独立进 行反冲洗的。 一般在生产上不允许多座滤池同时反冲洗，在控制系统上应当采取相应的措施。 虹吸滤池的运行控制实例 以可编程序控制器为核心、以 U型气水切换阀为执行元件，进行虹吸滤池运行的自动控制。 根据不同的工艺条件，可以按下列 3 种方式控制虹吸滤池的运行。 1)自动控制方式：根据各格滤池水位 (滤池水头损失 )上升到达反冲洗水位 的先后顺序进行操作，依次控制滤池的反冲洗。 2)定时控制方式：以每格滤池的过滤时间为依据进行反冲洗控制，每当滤池 工作达 1624h(可调 )时进行一次反冲洗； 3)手动控制方式：由值班人员根据具体生产情况，手动选定某格或某几格滤 池反冲洗，反冲洗过程由控制装置指令自动完成。 下面着重介绍自动控制运行方式。 在每格滤池都装有浮球液位检测装置以检测滤池运行工况，过滤周期后期。 当滤池水位上升到反冲洗水位时，液位检测装置发出反冲洗信号，控制装置控制执行机构完成此格滤池反冲洗过程。 即： 1)破坏小虹吸； 2)形成大虹吸； 3)反冲洗计时， 4)破坏大虹吸， 5)形成小虹吸； 6)反冲洗完毕 (滤池恢复正常过滤 )，当有两格或两格以 上滤池到达反冲洗水位时，控制装置根据各池水位到达的先后次序按先到先冲的原则，依次对此部分滤池进行反冲洗。 为保证冲洗强度，反冲洗时间从大虹吸形成后开始计时，保证每次只冲洗一格。 自 动控制流程见图 第三节、氯气自动投加与控制技术 氯气投加系统与设备 氯气的投加方式主要可分为两种形式：即正压投加和真空投加。 传统的加氯方式多采用正压投加。 采用正压投加时，由于所有的投加管线都处于正压状态，一旦发生故障或者管线破裂，容易出现氯气泄漏事故，安全可 靠性低、设备维护量大。 同时，氯 气投加主要依靠经验，精度不高，难以保证水质标准和余氯合格率。 而真空投加，由于所有的投加管线都处于真空状态。 即使管道出现破裂，也不会出现泄氯现象．具有很好的安全可靠性。 根据真空投加的原理．真空加氯机加氯系统由气液分离器、真空调节器、加氯机、取样泵、余氯分析仪、水射器、漏氯检测仪等组成。 氯气投加的自动控制 对于氯气的自动投加控制，按控制系统的形式划分，可以有以下 几 种： 1)流量比例前馈控制：即控制投加量与水流量成一定比例； 2)余氯反馈控制：按照投加以后水中的余氯进行反馈控制 ； 3)复合环控制：即按照水流量和余氯进行的复合控制，或双重余氯串级控制等， (4)其它控制方式：加以 pH 值和氧化还原电势为参数进行控制等。 根据具体情况，对于前加氯和后加氯，宜采用不同的控制方式。 前加氯系统主要目的是杀死水中的微生物或氧化有机物，对投加量准确性要求不高，以采用原水流量进行比例投加为好。 投加量控下式确定： 式中： Y前加氯的投加量； K单位原水投氯量； Q与投加点对应的原水进水量； 后加氯系统主要目的是对水进行消毒，并使管网水中保持一定的余氯量。 这是保证出厂水满足卫生学指标要求的把关环节，必须严格控制。 由于要求水中的余氯量位比较恒定，而滤后水的需氯量是个变值。 采用流量比例控制很难达到要 求。 因此，可采用投氯后水余氯简单反馈控制、复合环控制等方式。 前馈反馈复合环控制就是按前馈流量比例和余氯反馈进行复合调节。 前馈比例调节可以迅速地调整由于处理水量变化产生的氯需求变化；反馈调节可以对余氯偏差进行更精确的修正，调节特性较简单反馈控制有所改善 (见上图 )。 但是这种调节方式仍不能解决水质迅 速变化所产生的问题。 应用中的一些问题。 可以根据工艺要求选择确定氯气投加点，而选择取样点时必须保证氯溶液与待处理水能充分混合，又不产生过长的滞后时间，以便控制器能及时地对加氯工艺进行控制。 为保证充分混合，可以采用机械搅拌、弯头混合、喷撒扩散器等方式。 一般说来，对于饮用水系统，取样点与加氯注入点之间的距离应十倍于管道的直径。 余氯检测是实现控制调节的重要环节，为了加氯及控制系统的正常工作．必须保证余氯检测的精确可靠性，这就需要采用质量良好的余氯检测 设备，并配备有一定专业技能的专门人才，定期监测和维护加氯与控制设备。 由于氯气危害性很大，因此设计加氯及控制系统时，对整个系统的安全性能必须引起足够的重视： 实际使用经验表明。 采用自动加氯，能随时根据水量和水质的变化对加氯量进行调节，出厂水余氯合格率可达到 ％以上，比传统方式有明显提高，并且使液氯的耗量有所降低。 第四节、供水企业 SCADA 系统 水厂自动监控系统的组成与形式 随着计算机及控制技术的发展，出现了集中式控制形式．出中心控制 室的一台计算机系统对各个环节的参数进行巡回检测、数据处理、控制运算，然后发出控制信号，直接控制被控对象。 一台计算机体往往同时控制多个回路、即多个水处理工艺环节。 在这种控制系统中，集中检测、控制运算工作量大，要求计算机功能强大，有很高的可靠性。 进入 70 年代以来，以微处理器为核心的各种控制设备发展迅速，使得控制系统的形式也发生了相应的变化、结构组成种类很多。 当前水厂采用的自动控制系统的结构形式，从自控的角度可以划分为 SCADA 系统、 DCS 系统、 IPC+PLC 系统、总线式工业控。