工程儀表自控與給水排水工程

王雄　任垠安

摘 要：給水排水工程一般可分為市政給排水和建筑給排水，而市政給排水很重要的一環是污水的處理。隨著社會的發展與人類生活進步，污水處理所要達到的標準也在不斷的提高，而作為工程的神經，儀表自動化也需要達到相應的水平。本文分析了儀表自動化在給排水工程中的作用，并對其發展前景進行了探討。

關鍵詞：工程儀表；自動化；水處理；發展

1 自動化儀表簡介

（一）概念

自動化儀表由若干自動化元件構成的，具有較完善功能的自動化技術工具。它一般同時具有數種功能，如測量、顯示、記錄或測量、控制、報警等。自動化儀表本身是一個系統，又是整個自動化系統中的一個子系統。自動化儀表是一種“信息機器”，其主要功能是信息形式的轉換，將輸入信號轉換成輸出信號。信號可以按時間域或頻率域表達，信號的傳輸則可調制成連續的模擬量或斷續的數字量形式。

（二）分類

自動化儀表分類方法很多，根據不同原則可以進行相應的分類。例如按儀表所使用的能源分類，可以分為氣動儀表、電動儀表和液動儀表（很少見）；按儀表組合形式，可以分為基地式儀表、單元組合儀表和綜合控制裝置；按儀表安裝形式，可以分為現場儀表、盤裝儀表和架裝儀表；隨著微處理機的蓬勃好燕尾服，根據儀表有否引入微處理機（器）又可分為智能儀表與非智能儀表。根據儀表信號的形式可分為模似儀表和數字儀表。

（三）組成

顯示儀表根據記錄和指示、模擬與數字等功能，又可分為記錄儀表和指示儀表、模擬儀表和數顯儀表，其中記錄儀表又可分為單點記錄和多點記錄（指示亦可以有單點和多點），其中又有在紙記錄或無紙記錄，若是有紙記錄又分筆錄和打印記錄。

執行器由執行機構和調節閥兩部分組成。執行機構按能源劃分有氣動執行器、電動執行器和液動執行器，按結構形式可以分為薄膜式、活塞式（氣缸式）和長行程執行機構。調節閥根據其結構特噗和流量特性不同進行分類，按結構特點分通常有直通單座、直通雙座、三通、角形、隔膜、蝶形、球閥、偏心旋轉、套筒、閥體分離等，按流量特性分為直線、對數、拋物線、快開等。

（四）性能

衡量儀器儀表性能的主要技術指標有精確度、靈敏度、響應時間等。精確度表示儀表測量結果與被測量真值的一致程度。儀器儀表的精確度常用精確度等級來表示，例如0.1級、0.2級、0.5級、1.0級、1.5級等。0.1級表儀表總的誤差不超過±1.0%范圍。精確度等級數小，說明儀表的系統誤差和隨機誤差都小，也就是這種儀表精密。靈敏度表示當被測的量有一個很小的增量時與此增量引起儀表示值增量之比，它反映儀表能夠測量的最小被測量。響應時間是指儀表輸入一個階躍量時，其輸出由初始值第一次到達最終穩定值的時間間隔，一般規定以到達穩定值的95%時的時間為準。此外，還有重復性、線性度、滯環、死區、漂移等性能技術指標。

2 自動化儀表與污水處理

（一）自動化儀表在水處理系統中的重要地位

在現代化的凈水廠中，每一個生產過程總是與相應的儀表及自控技術有關。儀表能連續檢測各工藝參數，根據這些參數的數據進行手動或自動控制，從而協調供需之間、系統各組成部分之間、各水處理工藝之間的關系，以便使各種設備與設施得到更充分、合理的使用。同時，由于檢測儀表測定的數值與設定值可連續進行比較，發生偏差時，立即進行調整，從而保證水處理質量。根據儀表檢測的參數，能進一步自動調節和控制藥劑投加量，保證水泵機組的合理運行，使管理更加科學化，達到經濟運行的目的。由于儀表具有連續檢測、越限報警的功能，便于及時處理事故。儀表還是實現計算機控制的前提條件。所以在先進的水處理系統中，自動化儀表具有非常重要的作用。

（二）水處理系統常用儀表的分類

給水工程所用儀表大致可分為兩大類：一類屬于監測生產過程物理參數的儀表，如檢測溫度、壓力、液位、流量等。這類儀表采用國產表，其性能和質量基本能滿足要求。另一類屬于檢測水質的分析儀表，如檢測水的濁度、pH值、溶氧含量、余氯、SCD值等。這些專用儀表在我國發展比較晚，因此，通常選用國外先進產品，從長遠觀點看是比較經濟、可靠的。

檢測儀表的好壞直接關系到給水自動化的效果。在工程設計過程中，從儀表的性能、質量、價格、備件情況、售后服務等方面進行反復比較，我們一般采用進口儀表和國產儀表相結合的方法。

（三）凈水廠監控系統的構成模式及監測參數

1.凈水廠監控系統的構成模式

凈水廠的監控系統一般由水廠管理層和現場監控層兩級系統構成，按集中管理、分散控制的原則進行監控。在工程設計中，將廠級計算機系統（即主站）設在水廠中心控制室，各現場監控站（即分站）的數量和位置按工藝流程及構筑物的位置、分散程度來定。一般地表水廠現場分站的設置是：進水泵房分站、反應沉淀與加氯加藥分站、過濾分站、送水泵房及變配電室分站、污泥處理分站。各監測儀表的數據均送到計算機系統，可在監控站的工控機上顯示、控制并打印、記錄、報警。

2.水位測量

選擇液位計時應考慮以下因素：（1）測量對象，如被測介質的物理和化學性質，以及工作壓力和溫度、安裝條件、液位變化的速度等；（2）測量和控制要求，如測量范圍、測量（或控制）精確度、顯示方式、現場指示、遠距離指示、與計算機的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。

3.流量測量

流量測量分為兩種，一種用于流量檢測，參與過程控制，以達到提高生產自動化水平，改善生產工藝條件，提高產品質量和產量的目的。另一種用于流量的計量，不僅計量產品的產量，還是供水企業主要技術經濟指標計算的依據。在供水企業最主要的8項經濟指標中，有3項指標是以流量計測量的數據為基礎的。

4.濁度的測量

濁度是水體渾濁程度的度量，也就是水體中存在微細分散的懸浮性粒子，使水透明度降低的程度。濁度儀是測量水體渾濁程度的儀器，主要用于對水質的監測和管理。

凈水廠負責供應居民生活用水和工業用水，供水的質量直接涉及人民的健康、安全，以及食品、釀造、醫藥、紡織、印染、電力等各行各業的正常生產和產品質量。濁度是一項很重要的水質指標，因此對濁度儀的選擇顯得尤為重要。濁度儀可分為目視濁度儀和光電濁度儀兩大類。光電濁度儀就其用途可分為工藝監控（連續測定）濁度儀和實驗室（包括便攜式）濁度儀，就其設計原理又可分為透射光濁度儀和散射光濁度儀。

5.顯示儀表的選用

一般凈水廠工程多選用智能化顯示儀表，其功能齊全，能進行數字信號處理，實現控制功能，而且測量值以液晶顯示，操作方便，可以保存數據，具有自診斷功能。雖然與計算機系統聯網后，它的優勢沒有完全發揮出來，而被計算機系統所取代，但在目前凈水廠的建設中，使用智能化的顯示儀表作為在計算機系統未調試投運階段或發生故障時的輔助儀表，也能滿足現場控制、顯示的要求。

3 結語

智能化的自動化儀表被運用在水處理方面，這種具體的運用是時代進步的表現，也是社會發展的產物，這種進步本身也有助于改進水處理的具體使用性能，還有助于降低網絡可能在運行過程中出現或者發生故障的具體比例。在儀表正確投入水處理使用后，設計人員應多下現場，對儀表的使用情況做跟蹤調查，了解儀表的工作情況，及時總結經驗，以利于今后的設計工作日趨完善。而在今后的發展中。設計人員應站在用戶的角度上，為用戶著想，在設計與選用儀表時，應做到：穩定可靠，操作簡單，安裝方便，物美價廉，連續測量，反應靈敏，互換性強，便于維護。

參考文獻

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