水廠加氯設(shè)備自動控制調(diào)試

薛淋鐘，王 未，徐 強(qiáng)

（重慶中法供水有限公司，重慶 401120）

1 某水廠現(xiàn)狀及加氯控制優(yōu)化意義

重慶某水廠一、二期總規(guī)模日供水40 萬噸，采用沉砂、高密度澄清、砂濾池、活性炭濾池+臭氧結(jié)合深度的處理工藝，如圖1 所示。

圖1 某水廠生產(chǎn)工藝流程

目前，該水廠使用帶1450 型控制器的FX4000 加氯機(jī)，采用前加氯和后加氯兩點(diǎn)投加方式。投加控制方式根據(jù)生產(chǎn)水量及出廠水余氯值，通過人工計算及個人經(jīng)驗(yàn)在加氯機(jī)上手動操作調(diào)流閥調(diào)節(jié)投加量，具有一定的滯后性及較大偏差，人為因素影響大，影響供水安全。

在水廠消毒處理工藝中，加氯是水廠水質(zhì)控制的重要環(huán)節(jié)。因此，優(yōu)化加氯控制方式尤為重要。針對現(xiàn)有加氯設(shè)備，合理運(yùn)用PLC、在線測量儀表，以及生產(chǎn)監(jiān)控電腦，實(shí)現(xiàn)液氯根據(jù)水量、水質(zhì)的自動投加，能夠使出廠水余氯值在一個較小的設(shè)定范圍內(nèi)波動，對保障供水安全具有重大意義。

2 1450 型加氯機(jī)控制系統(tǒng)簡介

1450 型控制器自動加氯有3 種投加模式。

（1）流量比例模式。流量比例加氯用于恒定氧化劑要求的流量變化水流，流量×投加量=閥門位置。

（2）余氯控制模式。余氯控制用于氧化劑需求量變化而水廠流量恒定的情況。余氯通過在時滯期結(jié)束時進(jìn)行糾正，提供積分控制。

（3）復(fù)合環(huán)路控制模式。復(fù)合環(huán)路控制模式用于水廠流量和氧化劑需求量均變化的情況，兼具流量比例和余氯控制的優(yōu)點(diǎn)。

3 水廠加氯自動控制調(diào)試

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和自動控制特點(diǎn)，該水廠加氯自動控制優(yōu)化方式如圖2 所示，前加氯采用流量比例控制模式投加，后加氯采用復(fù)合環(huán)路控制模式投加。

圖2 水廠加氯控制方式

3.1 系統(tǒng)校準(zhǔn)

3.1.1 真空度實(shí)驗(yàn)

通過手動調(diào)流閥調(diào)節(jié)，觀察設(shè)備是否能夠達(dá)到最大投加能力，穩(wěn)定10 min 后若真空度下降到30 kPa 以下，此時需要檢查水射器、負(fù)壓管線、止回閥等，重新進(jìn)行初始真空度試驗(yàn)。

3.1.2 機(jī)械校準(zhǔn)

通過自動調(diào)節(jié)閥的電氣手動開關(guān)進(jìn)行閥門機(jī)械位置的調(diào)校。

（1）機(jī)械零位。調(diào)節(jié)閥門位置，觀察浮子流量計開始升高并離開最底部時，然后關(guān)閉閥門約閥桿的1/16～1/8 轉(zhuǎn)，這是閥門的底部擋塊位置。

（2）滿刻度調(diào)節(jié)。觀察浮子流量計位置，調(diào)節(jié)閥門至要求的最大氣體流量，頂部擋塊以允許閥門在不足1/2 轉(zhuǎn)時超過最大的設(shè)置。保證擋塊不干擾閥門動作。這是閥門的滿刻度擋塊位置

（3）控制器流量信號和余氯信號。采用信號發(fā)生器產(chǎn)生4 mA、20 mA 電流信號，調(diào)整控制器依次對應(yīng)零點(diǎn)旋鈕和滿量程調(diào)節(jié)旋鈕。

（4）閥門信號和電流信號。閥門位置反饋零位調(diào)整，當(dāng)自動閥觸碰底部擋塊時，浮子流量計在玻管最底部，沒有跳動。加氯機(jī)控制器的Pos 參數(shù)位置為零，PLC 反饋投加量是0 kg/h，否則需要分別調(diào)整相應(yīng)零點(diǎn)。同理，閥門位置反饋滿量程調(diào)整。

3.2 參數(shù)整定

（1）前加氯比例控制參數(shù)設(shè)置。投加比參數(shù)Dos：根據(jù)濾后水水質(zhì)、水溫和出廠水余氯參數(shù)等，通過化驗(yàn)中心試驗(yàn)綜合確定。

（2）后加氯復(fù)合控制參數(shù)設(shè)置：①投加比參數(shù)Dos：同前加氯比例控制參數(shù)設(shè)置；②余氯設(shè)定點(diǎn)Spt：滿足生產(chǎn)工藝要求的清水池余氯；③固定時滯（Fix）T：根據(jù)溶液和分析器取樣管線的長度調(diào)整；④積分Int：根據(jù)自動控制原理，積分一般先設(shè)置為25%，然后生成一次系統(tǒng)擾亂，觀察記錄器的控制活動，時間為最少3 個時滯期。調(diào)整積分，直至對應(yīng)余氯設(shè)定點(diǎn)出現(xiàn)2 個增量或一期過調(diào)量的響應(yīng)。在這個過程中，采取對應(yīng)的調(diào)整積分措施，達(dá)到“穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速”的控制要求。

（3）根據(jù)水廠實(shí)際情況，清水池余氯設(shè)定值Spt=1.0（±0.1）mg/L，控制器參數(shù)的設(shè)置，以及在不同積分Int 值設(shè)定值時，控制系統(tǒng)響應(yīng)情況如圖3 所示。

經(jīng)過對比不同的積分，發(fā)現(xiàn)積分值設(shè)置為23%Int 時，整個控制系統(tǒng)是可接受的響應(yīng)。余氯能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速投加，能夠達(dá)到要求的余氯值，滿足生產(chǎn)工藝要求。

3.3 調(diào)試運(yùn)行效果

經(jīng)過2 個月的生產(chǎn)運(yùn)行效果觀察，在復(fù)合控制模式中，流量比例控制能夠快速使閥門位置響應(yīng)流量的變化，進(jìn)行加氯投加量的快速跟隨。余氯控制信號糾正流量比例控制信號，在每次時滯期結(jié)束時進(jìn)行糾正，從而消除偏差，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投加。流量信號調(diào)諧良好的情況下，初始投加量更加接近需要加氯投加量時，復(fù)合模式最有效果。

4 結(jié)論

通過對加氯機(jī)設(shè)備進(jìn)行差壓調(diào)節(jié)器的清洗維護(hù)，信號校準(zhǔn)，閥門位置，投加能力的反饋校準(zhǔn)，以及結(jié)合生產(chǎn)工藝要求和自動控制的基本原理進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置整定。目前，水廠加氯系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)自動控制，在值班室的生產(chǎn)監(jiān)控電腦能夠監(jiān)視余氯值和投加量等參數(shù)。當(dāng)水廠流量變化時，不再需要去現(xiàn)場進(jìn)行手動操作，由加氯機(jī)自動調(diào)節(jié)加氯量，極大改善了生產(chǎn)運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，而且調(diào)整精準(zhǔn)，不需要人為干預(yù)，對保障水質(zhì)也有一定意義。

圖3 控制系統(tǒng)響應(yīng)情況