浅谈在线检测仪表在水厂自动控制系统中的应用

浅谈在线检测仪表在水厂自动控制系统中的应用

郝建庭陈康崔玉杰

山东华通环境科技股份有限公司山东省潍坊市262500

摘要：在自来水厂的自动化检测中，在线监测仪表由于测量精确、显示结果清晰明了和操作简单等优点，目前已经得到较为广泛的应用。本文从主要自动化在线仪表种类介绍、水厂自动控制系统中在线仪表的应用、在线仪表应用中需要注意的问题这几个方面对进行阐述。

关键词：在线检测；水厂；自动控制

在线检测仪表是水厂生产现场最直接的检测设备，被称为自动化的“眼睛”，其准确性直接影响到水厂自动化控制的精度。水厂的重要任务即加工处理源水，从而使水质符合人们生活及工业需求。通常情况下，水厂自来水的制取需要经过混凝、沉淀、过滤、消毒及其存储等，每一个工艺对水的质量有着严格的要求。而在线仪表对是水厂生产现场中检测的直接设备，其准确性对水厂自动化控制系统的要求较高。由于在线仪表操作过程简单、测量精确，在水厂自动控制系统中应用在线仪表能够降低能耗、确保水质、系统稳定性等，具有较好的经济效益及社会效益。

一、主要自动化在线仪表种类介绍

1、压力变送器

压力变送器是一种压力传感器，接受压力变量，然后依据一定的比例转换成标准信号，然后将标准信号输出。压力变送器主要是将液体、气体等具有的一些物理性能用压力参数转变的电信号传送给调节器和记录仪。压力变送器的工作原理为：将采集到的压力信号传递到电子设备，例如将水压的力学信号转变为电流，由于电子信号与电流大小成正比，因此可通过隔离片及原件内的填充液传送至测量膜片的两侧。

2、流量仪表

水厂自动控制系统中流量仪表是对所处理的水量给予积累，并掌握运行中水量变化。一般情况下，将流量仪表安装在处理前水进口及处理后水排放口。当水厂车间所排出的水通过明渠水道进入到自来水处理站，将明渠流量计安装在预沉池的入口位置。

3、液位仪表。

液位仪表也是水厂自动控制系统中常用的检测仪器，当液位低于一定数值时，将自动打开阀门给予加料；若液位上升到较高数值时，自动关闭阀门，停止加料。但在安装液位仪表时，注意在氧化罐周围处不适宜采用浮球式液位仪表。主要是因为氧化罐内的水位变化幅度较大，当风机将空气从罐底吹到罐顶，而罐顶的水面呈现翻滚状，则浮球式液位仪表将随之而摆动，也就不能够准确达到应有的作用。

4、水质参数监测仪表

一般情况下，在水厂的自动控制系统中，需要采用的水质参数的监测仪表有余氯仪表、pH计、浊度仪等。其中，余氯仪主要用于过滤后水出口和出厂水渠处，用于测量水中游离的余氯的浓度。余氯是指饮用水经加氯消毒，接触一段时间后仍有适量的氯留存于水中，用来保证持续的杀菌能力，也可用来防备供水管网受到外来污染。pH计主要安装在进水口和水厂的出水口，检测水质的酸碱度，《生活饮用水卫生标准》中规定，出厂水的pH值为6.5～8.5，pH太高或者太低的溶液均会刺激人体的眼睛、皮肤和黏膜，而pH影响金属腐蚀的程度和消毒效率也会间接影响人体的健康。浊度计主要设置在水厂进水口和沉淀后出水口处，目的是对原水和出厂水浑浊度进行检测，浊度是水对光的散射和吸收能力的量度，是反映饮用水的物理性状的一项指标，用以表示水的清澈或浑浊程度，是衡量水质良好程度的重要指标之一。浊度对饮用水微生物指标有明显的影响，会促进细菌的生长繁殖。浊度的另一个主要问题是影响消毒，削弱消毒剂对微生物的杀灭作用。

二、水厂自动控制系统中在线仪表的应用

1、自动加氯系统。

水厂自动加氯系统常采用真空式加氯系统，主要是为循环水系统消毒工艺提供前后加氯功能。前加氯则采用流量计测量到源水流量送往到PLC中，根据所送往的值来对加氯机实现自动控制，并使其跟随着流量来自动变化，从而对比例参数加以更改。而后加氯则是以过滤后的水流量为基准，并组成相应的闭环系统，根据工艺需求目标，设定余氯数值，采用PLC对加氯机加以控制，最终保证加氯系统的可靠性及稳定性，从而确保供水质量及安全。

2、自动加碱系统

在水厂进行水处理时，对于水的pH值的控制是一项重要工作。为了确保出水水质的pH值达标，往往需要利用在线的pH检测仪表检测水的酸度值，然后结合水的流量确定添加碱的量和浓度。在这个过程中，首先由流量计、pH计测量流量信号和pH值信号，然后传输给PLC控制系统，控制系统依据相关信息进行有效的计算，然后发送相关指令给自动加碱系统，系统自动进行加碱工作。

3、加矾系统

在水厂的出水水质监测中，浊度是一个重要的检测因素。因为只有浊度达标的水，其中的一些悬浮颗粒物、杂质和致病微生物等才会被去除掉，从而保证人们饮用到健康的水。向水中加矾的目的就是净化水，使水的浊度达标，因此，在水厂中的指定工艺位置安装加矾系统，然后依据相关的浊度仪和流量计测量到的信号反馈给PLC，PLC再依据设定好的工艺参数确定加入矾的量，发出指令到自动加矾系统，向水中自动添加矾，对水进行有效的净化，使浊度达标，确保水质安全。

4、恒压供水系统。

恒压供水系统主要是由管网压力信号、控制器、变频器及水泵机组几部分构成闭环控制系统。根据系统控制特点，基于粗调和细调的原则，采用现代控制理论与PID控制相结合的方法，由电动机调速装置与PLC对泵组的调速运行进行优化，自动调整泵组运行台数，实现对供水压力的闭环控制，从而控制泵站总管的出水压力。系统运行过程中，比较系统反馈的泵站总管出水压力与设定的出水压力，并将差值输入CPU进行运算处理后，若差值超出设定的范围，则发出控制指令，对电动机的投运台数和转速进行调整，使总管出水压力始终与设定的压力值保持一致，从而保持总管压力的稳定。根据压力波动的范围选择具体的控制方法，波动范围大时，为提高响应速度，采用模糊控制；在正常范围内时，采用PID控制，以提高控制精度，为防止变频器输出震荡，在压力波动范围过小时设置死区。通过此种控制方式可在很大成度上降低电机启动电流、配电容量等，最终达到降低能耗，节约能源，同时还能够减少水泵机的磨损，延长使用寿命，取得较高的经济效益。

三、在线仪表应用中需要注意的问题

一是过分追求低价位，当今市场产品种类繁多，产品质量混乱，水平参差不齐，过度的追求低价，很可能会购入劣质的产品，不论是在产品的使用，还是管理维护上面，都会存在很大的安全隐患；二是盲目追求进口仪器，使用方应该根据自己的经济状况，选择功能达标，价格合理，口碑良好的仪器仪表；三是盲目选型，不同厂家的仪器在测试原理、适用领域、测量范围、运行条件及费用、维护的难易程度等方面存在较大差异，各企业水质差异也较大，场地环境也不一样。因此一定要结合具体的实际情况综合考虑，选择符合现场实际条件的在线仪器，切不可盲目选型，或者直接套用以往设计成果、参数等。四是自动化在线检测仪表要按照说明书的规范安装，尽可能靠近采样点，减少系统的延迟时间；并设专职人员对在线水质仪表进行维护、管理。

水厂处理水工艺水平的高低直接影响着人们生活用水安全和工业用水质量。当前，由于自动控制技术水平的提升，对水厂的水处理过程进行科学的自动控制，确保水厂出水安全成为人们研究的重点。在线监测仪表在其中的应用，极大地提升了自动控制系统的自动化水平，也提升了水厂出水水质的质量，对于改善人们的用水安全有重要的意义，为中国供水行业达到水质安全目标提供全面而直接的保障。

参考文献：

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