在線儀表在水廠自動控制系統中的應用分析

葉俊俊

摘 要：本文介紹了水廠幾種常用的在線儀表，重點對各類在線儀表在水廠自動控制系統中的應用進行了分析與研究，并強調了儀表使用的注意事項，目的在于提高水廠自動控制系統應用水平，提高水廠運行效率。

關鍵詞：在線儀表；水廠自動控制系統；應用

中圖分類號：TU991.62 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0050-01

水廠的運行需要大量設備作為支撐，設備在不斷運轉過程中，出現故障不可避免。自動化控制系統即通過對計算機的應用，自動的對水廠各項設備運轉情況加以控制，以及時發現異常，并及時處理的一種控制措施，對于水廠設備故障率的降低，及水廠經濟效益的提高具有重要意義。

1 在線儀表

1.1 簡述

在線儀表是指安裝在工藝現場，提供24小時連續測量的現場分析儀表。[1]在線儀表最核心的部分便是傳感器。傳感器是由敏感元件組成的，可以將被測量對象轉換成一定規律的電信號。

1.2 水廠常用的在線儀表及傳感器類型分析

在制水工藝中，在線儀表用來監測工藝參數。例如用來測量水質的濁度儀，使用的是光敏傳感器；測量水中游離氯的余氯儀，常用的有使用電極傳感器，還有使用電化學傳感器等；用來測量水位的液位計，常用的有超聲波傳感器，還有機械壓力傳感器等；用來測量流速的流量計有使用超聲波傳感器，還有使用電磁傳感器等；用來測量壓力的壓力變送器則一般是機械壓力傳感器。

2 在線儀表在水廠自動控制系統中的應用

自動控制系統應用在現代制水過程中，使復雜的制水工藝變得簡單有序。各個制水環節可以獨立運行，并通過網絡統一管理。值班人員只需在監控站內觀察在線數據便能掌握各個系統運行狀態。

水廠自動控制系統由多個子系統構成。因為各個控制系統要求不同，所以控制方式也區別。本文要介紹的是前饋的開環式控制系統和反饋的閉環式控制系統。在線儀表作為自動控制系統的感官部分，在各個系統中得到不同的應用。

2.1 濁度儀、流量計在自動加礬系統中的應用

礬全稱為聚合氯化鋁，是一種無機高分子絮凝劑，起凈化水質作用。自動加礬系統，根據原水流量、原水濁度及沉淀池出口濁度數據來建立數學模型，編寫程序，存于控制器中。當原水流量計、原水濁度儀數據發生變化時，控制器讀取在線數據，實時控制加礬計量泵沖程、頻率這兩個參數，來控制加礬量，使沉淀池出口濁度保持在合理范圍內。此自動控制系統為開環控制系統，控制較為簡單，但對在線數據準確度要求較高。

2.2 余氯儀、流量計在加氯系統中的應用

在制水工藝中，加氯的主要作用是消毒。加氯系統分為前加氯系統和后加氯系統兩個部分。

2.2.1 流量計在自動前加氯系統的應用

前加氯系統主要作用是殺死水中的有機物和微生物，投加點位于沉淀池前。自動前加氯系統是一般根據原水流量比來投加的，即通過實驗計算出流量滿量程時所需的加氯量，列出比例方程式。原水流量計輸出4-20mA信號至控制器，控制器根據信號大小來控制加氯機閥門開度。

2.2.2 余氯儀自動后加氯系統的應用

后加氯系統主要作用是殺死殘留細菌，并使出廠水中保證一定量的余量，抑制管網中細菌繁殖。水廠常用的控制方式為PID控制，通過對數學模型比例、積分、微分環節的設定，使系統快速趨于穩定，并減小靜態誤差。通過PID控制的閉環控制系統，受外界其他因素的影響較小，確保出廠水余氯控制在合理范圍內。由于后加氯點至取樣點之間管網較長，因此系統存在一定的延時，在設定PID參數時，可適當增加微分環節的比例。

2.3 液位計在濾池恒液位控制系統中的應用

在水廠制水工藝中，原水在經過沉淀池的絮凝沉淀后，水中大顆粒雜質及大部分有機物都被去除了。要保證出水廠濁度合格，濾池的過濾作用非常重要。本文要介紹的就是濾池的恒液位控制系統。水廠常用基于PID控制的恒液位控制系統。控制原理為：液位計測量濾池液位，并傳輸至控制器，通過和控制器中的設定值進行比較，來控制清水調節閥門。恒液位控制系統要求系統穩定后，水位不出現大的波動，在設定PID參數時可以考慮適當增加積分環節比例。

2.4 壓力變送器在恒壓供水系統中的應用

用戶的用水量是動態的，恒壓供水就是為了保證用戶能用到足夠壓力的自來水。恒壓供水系統屬于自動控制系統的一部分，由控制器、送水泵、變頻器等部分組成，屬一種閉環控制系統。根據水廠要求，可設定具體壓力值，系統在運行過程中，壓力變送器會將當前水的壓力值轉換為電信號，傳統到控制系統中，通過PID控制，計算出送水泵變頻器的頻率數值，頻率調整后，水泵電機轉速發生相應變化，始終保持出廠水壓力在設定值范圍內。

3 應用注意事項

（1）加礬系統、前加氯系統為開環控制系統，應保證原水流量計的準確度，定期進行校準。（2）涉及PID控制系統，在設定參數時，應考慮不同制水工藝對系統控制的不同要求。（3）需科學使用在線儀表，做好維護，降低故障發生幾率。

4 結語

在線儀表在水廠自動控制系統中的應用，可有效提高水廠運行的穩定性，避免受液位過高、水壓不穩定等的影響，對進出水量的控制及水質的提高造成阻礙，對水廠經濟效益的提高具有重要意義。

參考文獻

[1]洪覺民.現代化凈水廠技術手冊[M].中國建筑工業出版社，2012（9）：906-907.