水廠加氯切換器設計及應用

鄭喜武

摘 要：在傳統的水廠自來水凈化操作中，采用的是投放氯氣工藝，但是在投放氯氣時，必須根據水質環境調整氯氣投放量和時間，需要人工操作，工藝復雜，耗費大量的人力和物力，氯氣投放時間不夠穩定。該文設計了一種由可編程控制器與繼電器構成的加氯切換器。該切換器價格低廉，工作可靠，性能齊全，穩定性強，使用情況良好。希望可以為水廠加氯功能工作提供幫助。

關鍵詞：自來水廠 CCU 切換器 三菱FX

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（c）-0061-02

1 設計概述

某水廠是一個設計日供水能力18萬m3/d的中型水廠，凈水工藝采用普通濾池過濾，氯氣投加是該廠生產過程一個很重要的環節。該廠自動加氯系統采用美國W&T設備，包括6臺V2000系列加氯機（前加氯2臺，后加氯4臺）；自動切換系統（過濾器、1個觸點壓力表、2個電動球閥、加熱器、一臺CCU自動切換器）；真空調節器2臺（一用一備）；4臺水射器（4個加氯點）；一臺漏氯報警器；3臺余氯儀和2臺氯瓶磅秤等。

CCU切換器的功能主要是進行液氯的自動切換并保證用氯暢通。在整個加氯系統中，切換器相當于指揮員，起著中樞作用。目前該廠加氯系統情況是：CCU切換器控制功能失靈已經一段時間，無法實現全自動控制切換，部分切換功能需要手動現場操作進行，一定程度上影響了水廠的正常生產運作。經了解，CCU切換器價格比較昂貴，一臺需要幾萬元人民幣。而CCU采用的是電路板集成模塊，一旦出現故障，就必須更換整塊電路板，不單是維修價格貴，且返修時間長，影響正常的生產運作。因此，自主設計價格低廉、性能穩定的切換器代替原有CCU切換器尤為重要，為安全供水生產提供強有力保障。

2 設計思路

2.1 控制要求

首先應明確切換器控制功能。在加氯過程中，通過切換器實現運行組與備用組氣路相互切換，切換條件包括運行組氣路壓力不足或者該組氯瓶皮重不夠。同時，切換過程監測電動球閥開關狀態，開、關無法到位時，提供報警。另系統漏氯報警、切斷氣源。

2.2 主件選型

根據控制要求可知該系統需要的輸入點數為14點，輸出點數為14點，總I/O點數28點，預留10%～20%擴展點數。因此，我們選擇三菱公司FX2N-32MR-D產品，其輸入點數與輸出點數各為16點，滿足設計要求。

2.3 編程方法

編程方式采用三菱SFC步進狀態轉移方式進行編程，主要考慮該控制屬于比較簡單的順序控制，每一步狀態轉移比較清晰。

3 設計內容

3.1 軟元件注釋

3.2 程序圖

程序圖如圖1所示。

3.3 程序圖描述

切換器接通電源后，M8002對系統進行初始化，系統進入S0狀態。此時，根據生產需要，選擇X0開A組，選擇X10開B組。當X0接通，系統由狀態S0轉移到S101，此時，開A閥線圈Y0接通，同時，開A閥時間報警器T0同時接通，計時60 s。在60 s后，若X1尚未接通，則T0觸點閉合，系統由S101轉移到S900，同時，驅動開A報警線圈Y13，系統報警。若在60 s之內，X1觸點閉合，則此時系統將由S101轉移到S102，同時，T0復位。在S102狀態，系統驅動線圈Y1，A組運行。

A組運行時，系統對4個信號進行檢測。

當系統檢測到漏氯X5信號時，自動由S102轉移至S920。此時，S920驅動A組漏氯報警線圈Y3，系統報警，同時，驅動Y2，關閉A閥。

當系統檢測到強關A閥X15信號時，自動由S102轉移至S930。此時，S930驅動Y5，強制關閉A閥。

當系統檢測到X2或X3信號時，自動由S102轉移至S103。此時，S103驅動Y2，關閉A閥，同時，啟動T1，計時60s。在60 s后，若X4尚未接通，則T1觸點閉合，系統由S103轉移到S901，同時，驅動關A報警線圈Y14，系統報警。若在60s之內，X4觸點閉合，則此時系統將由S103轉移到S111，同時，T1復位。

在S111狀態，系統驅動線圈Y10開B閥，同時，啟動T2，計時60 s。在60 s后，若X11尚未接通，則T2觸點閉合，系統由S5111轉移到S902，同時，驅動開B報警線圈Y15，系統報警。若在60 s之內，X11觸點閉合，則此時系統將由S111轉移到S5112，同時，T2復位。在S112狀態，系統驅動線圈Y11，B組運行。

B組運行時，系統對4個信號進行檢測。

當系統檢測到漏氯X6信號時，自動由S112轉移至S921。此時，S921驅動B組漏氯報警線圈Y4，系統報警，同時，驅動Y12，關閉B閥。

當系統檢測到強關B閥X16信號時，自動由S112轉移至S931。此時，S931驅動Y6，強制關閉B閥。

當系統檢測到X12或X13信號時，自動由S112轉移至S113。此時，S113驅動Y12，關閉B閥，同時，啟動T3，計時60 s。在60 s后，若X14尚未接通，則T3觸點閉合，系統由S113轉移到S903，同時，驅動關B報警線圈Y16，系統報警。若在60 s之內，X14觸點閉合，則此時系統將由S113轉移到S101，同時，T3復位。重新運行開A閥程序。

切換器運行時，系統循環上述過程。對系統復位，只需重新啟動即可。

4 結語

該切換器主要由可編程序控制器和中間繼電器構成，價格低廉，總共才幾千塊錢，與原來CCU切換器好幾萬元相比，價格上是很有競爭力的。而且，該設備用于生產半年來，工作可靠，性能齊全，穩定性強，使用情況良好。這不僅為供水事業的安全生產提供了強有力的保證，同時也是對供水一線技術人員的一種鼓勵，鼓勵大家發揮自己的主觀能動性，為水廠的安全生產多貢獻一份力。

參考文獻

[1] 黃志剛.自來水廠供水控制系統的設計與開發[J].佛山科學技術學院學報：自然科學版，2015（3）：61-65.

[2] 張帆.城南水廠加氯間自控系統改造[J].科技風，2015（18）：72-73.

[3] 王明晗.原水加氯系統分析[J].水科學與工程技術，2016（1）：4-6.