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浅谈在线仪表在水厂自控的应用

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：励志明

[导读] 摘要：自动化仪表在自来水厂自动化控制系统中应用越来越广泛，合理的使用在线仪表能够实现水厂的现代化管理，为供水水质提供有力保证。

        慈溪市自来水有限公司
        摘要：自动化仪表在自来水厂自动化控制系统中应用越来越广泛，合理的使用在线仪表能够实现水厂的现代化管理，为供水水质提供有力保证。选用仪表时应做到稳定可靠，操作简单，安装方便，能连续测量，反应灵敏，便于维护。在仪表日常巡视中要检查采样水流速，缓冲液用量以及仪表报警灯是否正常。本文对自来水厂中应用到的在线监测仪表进行了介绍，分析了在线仪表在自动控制系统中的应用。
        关键词：水厂；自动控制系统；在线仪表
        一、水厂自动化在线仪表
        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、流量计
        一般情况下，流量计在水厂中安装在每一道处理工序的进水口和出水口。当水厂车间所排出的水通过明渠水道进入自来水处理站时，将明渠流量计安装在顶沉池的入口位置。
        3、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、在线仪表分析
        1、流量计
        水厂常用的流量计主要是超声波流量计和电磁流量计。其中超声波流量计又可分为时差式超声波流量计和多普勒超声波流量计等。某净水厂为例，在原水大管道上采用时差式超声波流量计，其原理是：一个探头发射信号穿过管壁、介质及另一侧管壁后，被另一个探头接收到，同时，第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差Δt，根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt，进而可以得到流量值Q。超声波流量计的优点是它是一种非接触式仪表，可以广泛应用于强腐蚀性、非导电、放射性等介质的流量测量测量精确度高，安装维护方便。其缺点是在非满管状态下，其精度不够准确。电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计，可测量电导率≥5μs/cm的流体流量。其优点是性能可靠，精度高，功耗低，零点稳定，参数设定方便，可显示累积流量、瞬时流量、流速、流量百分比等。缺点是流量计在使用时，必须是满管测量否则测量有误差，不能有强电磁场干扰，流量计如用来测量带有污垢的粘性液体时，如果电极上污垢物达一定厚度，可能导致仪表测量误差加大，因此在实际应用中，要经常进行管道内壁除垢维护工作。

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        2、液位计
        液位计种类较多，在水厂最为常见，分为压力式、超声波、磁翻板等。水厂选用投入式液位计测量稳压井和清水池液位，超声波液位计测量药池液位，差压式液位计测量滤池液位，磁翻板液位计测量罐状强酸强碱液位，介绍投入式液位计和超声波液位计两种。投入式液位计基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器制作而成，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号的一种测量液位的压力传感器。其优点是稳定性好，精度高，使用寿命长，可直接投入到被测介质中，安装维护方便。从水、油到粘度较大的糊状都可以进行高精度测量，不受被测介质起泡、沉积、电气特性的影响。缺点是要求被测介质密度均匀，液位计探头清洁、无堵塞。超声波液位计是超声传感器在微处理器的控制下，发射和接收超声波，并由超声波在空中的传播时间t来计算超声传感器与被测物之间的距离s，由于声波在空中传播的速度c是一定的，则根据：s=ct/2可计算出s，又因为超声传感器与容器的底部的距离H是一定的，则被测物的物（液）位h=H-s。其优点是非接触式，精度高、寿命长、稳定可靠，维护方便。缺点是注意环境影响，如粉尘、温度影响精度；被测液体中不能产生气泡，悬浮结晶物，以及泥沙等沉积物，如药池在搅拌时，液体便面产生气泡，致使仪表数值显示不稳定。
        3、在线式浊度仪
        浊度是水质重要检测项目之一，因此必须在原水、过滤水、出厂水等位置安装在线式浊度分析仪取样监控水质浊度。浊度仪是以水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度来表现为水的浊度，通过测量水样中微粒的散射光强度来测量水样的浊度，属于高精度测量仪。例如，清洗浊度仪，及施加弱酸清洁剂清洗水垢沉积物；更换灯泡；定期校准浊度仪等等。其优点是使用起来连续性及稳定性好，精确度高。缺点是价格偏贵，日常维护较多。
        三、自动控制系统中在线监测仪表的应用
        1、自动加氯系统
        在水厂中设置的自动加氯系统一般采用的是真空式加氯系统，主要是为循环水系统消毒工艺提供前后加氯功能。在前加氯过程中，需要借助流量计测量到的进水流量，然后传输相关信号到PLC，依据设定相关的加氯比例发出相关的加氯指令到加氯系统，使加氯系统加入指定量的氯药。在后加氯系统中，主要是以过滤后的水流量作为基准，组成一个闭环系统，依据工艺需求目标设定余氯数值，然后通过余氯监测仪表和流量计测量到的相关监测数据，传送到PLC系统，然后再由PLC对加氯机进行控制，最终保证加氯系统运行的可靠、稳定。
        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。
        参考文献：
        [1]程曦.在线仪表在水厂自动控制系统中的有效运用[J].科技与创新,2015(11):108+111.
        [2]李明,黄志海.在线仪表在水厂自动控制系统中的应用分析[J].科技展望,2014(22):108.