叶城县乌夏巴什镇水厂自动化控制设施及药剂投加自动控制探讨

第21卷第5期2015年5月水利科技与经济WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomyVol.21No.5May.，2015［收稿日期］2014－11－18［作者简介］晏峻峰(1973－)，男，新疆喀什人，工程师，主要从事水利水电勘测设计.叶城县乌夏巴什镇水厂自动化控制设施及药剂投加自动控制探讨晏峻峰(喀什地区水利水电勘测设计院，新疆喀什844000)［摘要］从叶城县乌夏巴什镇水厂自动化控制设施与运行实况出发，对水厂自动化控制设施、药剂的制备与投加的控制及滤池自动控制系统进行了分析，着重探讨了自动加氯控制系统的运行及比例控制。［关键词］水厂自动化控制设施;药剂投加;探讨［中图分类号］X171.1［文献标识码］B［文章编号］1006－7175(2015)05－0042－031叶城县乌夏巴什镇水厂自动化概况叶城县乌夏巴什镇水厂自动化控制系统经历了从无到有、从简单到逐步完善的过程。初期只是进行一些常规仪表检测，后来逐渐拥有加药、加氯的局部自动控制技术，直到今天水厂自动化控制系统真正建立起来。叶城县乌夏巴什镇水厂中心站与县水利局信息中心采用ASDL宽带通信模式，以保证数据信息交换的及时性和稳定性。水利局信息中心与水厂中心站保持通讯，获得全部实时和历史数据。县水利局信息中心和供水点监测终端之间，采用GPＲS通信模式进行数据监控;GPＲS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源;水厂内部采用工业总线进行数据监控和视频监控，通讯系统的可靠性是保证自控系统稳定运行的根本。系统通信采用有线宽带、GPＲS无线宽带和工业总线相结合的模式，以保证系统的实时性、稳定性和安全性。2水厂自动化控制设施2.1自动化控制设施水厂控制系统的实现包括水源地远程测控终端、二级泵站与清水池测控终端、中控室集中计算机数据管理系统。系统拓扑图见图1。图1系统拓扑图水厂监控系统实现了水厂监测、监控、调度，既可以在水厂内部实现水厂的自动化监测，同时还能与调度中心进行通讯，及时将数据发给调度中心，使调度中心能够实时掌握水厂的运行情况，并根据整个供水的运行情况及时地对水厂的运行进行调节。远传终端实现对水池水位、蓄水池水位信号、流量信号、余氯浓度信号、pH值等现场数据的实时自动监测采集，保存这些现场数据并转发数据到水厂中心站。本系统对蓄水池中的余氯浓度、pH值进行实时、连续、准确地现场监测。—24—晏峻峰:叶城县乌夏巴什镇水厂自动化控制设施及药剂投加自动控制探讨第5期2.2对药剂的制备与投加的控制2.2.1自动加药控制经过多年的实践，水厂已经总结出一套适合自身加药控制的方法与参数，其中流量比例可以作为加药控制的主要参考依据，基本可以在保证水质的同时降低药耗。投药量是指通过测定方法，找出投加水中达到最佳混凝沉淀效果的、最经济的铝盐投加量。由于铝盐的投加量与原水浊度变化关系很大，所以原水中适宜的投药量是可以通过试验来标定的。见表1。表1水厂各浊度条件下最佳混凝投药量项目原水浊度/NTU20406080100120140160180200碱式氯化铝/ppm3.05.06.78.710.011.311.310.08.36.32.2.2自动加氯控制目前，水厂基本上都采用液氯杀菌方法进行自来水消毒。在具体工艺上，一般设有前加氯和滤后加氯两处加氯点，与之相对应的有两种加氯量控制方法:前加氯采用流量比例控制加氯量;滤后加氯采用流量比例、余氯反馈“复合环路”控制加氯量。前加氯主要是杀灭水中的微生物、细菌、氧化有机物，并延长加氯消毒的接触时间，助凝以及助滤等作用;后加氯主要是为了补充前加氯后的余氯不足，保证余氯量达到规定指标。控制系统构成见图2。图2控制系统构成2.2.2.1比例控制前加氯的投加量与原水流量的大小成正比关系，原水流量信号经PLC输入到前加氯控制器，前加氯控制器根据流量大小，输出相应的调节量，以调节电动阀的开度，其模型为:I0=KfQm式中:I0为控制器输出量，4～20mA;Kf为比例系数，根据前加氯量的多少而定;Qm为原水瞬时流量。2.2.2.2PID控制在PID控制情况下，控制器采用独立增益方程进行控制，其公式如下:I0=KpE+Ki∫t0Edt+Kd［E－E(n－1)］/dt+B式中:E为误差，即过程变量与设定值之差，E(n－1)是取自前一次采样的误差;Kp、Ki、Kd为比例、积分、微分增益系数;B为前馈值或输出偏置，由于偏置B常被用于控制具有一个滞后传递函数的过程，在这里不加偏置;I0为控制器输出量，取4～20mA。加氯消毒是一个较为复杂的过程，对其进行动态数学描述比较困难。在PID(余氯控制)方程中，根据原水水质和经验设定PID参数，比例调节的作用是快速调节偏差的大小;积分调节的作用是逐步改变调节作用;微分调节的作