自動化檢測儀表在自來水廠中的應(yīng)用分析

胡博

摘 要：自來水是指通過自來水處理廠凈化、消毒后生產(chǎn)出來的符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)的供人們生活、生產(chǎn)使用的水。它主要通過水廠的取水泵站汲取江河湖泊及地下水，地表水不可能是礦泉水。地下水如果水質(zhì)好并含有大量的有益元素可以用于生產(chǎn)礦泉水。并經(jīng)過沉淀、消毒、過濾等工藝流程，最后通過配水泵站輸送到各個用戶。

關(guān)鍵詞：自動化；檢測儀表；自來水廠；應(yīng)用分析

1 引言

在工業(yè)生產(chǎn)中，隨著自動化檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化檢測儀表以其測量精確、顯示清晰、操作簡單等特點，得到了廣泛應(yīng)用并備受關(guān)注。自動化檢測儀表是自動控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的子系統(tǒng)之一，一般由傳感器、變送器、顯示器三個部分組成。傳感器是將被測物理量轉(zhuǎn)換成便于處理的模擬電信號；變送器是將傳感器所輸出的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)?mA～20mA的電流信號，并送到可編程控器（PLC）中；而顯示器是將測量結(jié)果直觀地顯示出來，提供結(jié)果。這三部分有機地結(jié)合在一起，缺少其中的任何一部分，都不能稱為完整的儀表。

2 自來水廠工藝簡介

圖1為自來水廠的一般工藝流程圖，從江河湖泊中抽取的原水進入取水泵房，經(jīng)過前加氯過程，投加混凝劑和苛性鈉，再經(jīng)過混合器后投加絮凝劑。經(jīng)過折板絮凝池和平流沉淀池后，沉淀的污泥通過回收水池外排，較大的顆粒會附著到折板的底層，經(jīng)過沉淀后的水質(zhì)更加潔凈，再經(jīng)過V型濾池進行過濾，加入氯劑進行消毒后開始加壓供水，在清水池中加氨和苛性鈉后進入一級泵站，很多情況下還需要經(jīng)過二次加壓和消毒后再進入供水管網(wǎng)。自來水廠日常工作中，涉及大量自動化檢測儀表。原水管道中使用流量計進行流量測量，進入恒壓調(diào)節(jié)井后需使用液位計、原水濁度儀、PH儀進行測量，在靜態(tài)混合器中需使用流量計，沉淀過程中需要使用沉淀后濁度儀、PH儀來確認(rèn)沉淀程度，過濾時要使用液位儀、水頭壓力表、濾池出水濁度儀、流量計、余氯儀等儀表，進入凈水蓄水池后，使用液位計測量，最后進入送水泵站，使用壓力計、流量計、凈水濁度儀、凈水余氯儀、凈水PH儀等一系列儀表進行最后測量，最終進入供水管網(wǎng)。

3 自來水廠主要檢測項目

3.1 液位檢測

液位是自來水廠檢測的重要參數(shù)，液位檢測的方法也多種多樣，包括浮力式、靜壓式、電氣式、聲波式等，目前自來水廠液位檢測內(nèi)容包括附近河流的水位、吸水井水位、沉淀池水位、流量池水位等。

3.2 流量檢測

自來水廠的進出口流量是供水行業(yè)水計量的關(guān)鍵參數(shù)，對產(chǎn)水量統(tǒng)計、產(chǎn)水成本計算、管網(wǎng)漏損和能源損耗計算有重要意義。流量測量根據(jù)水的潔凈程度、流量工況、測量范圍、可靠性要求、精確度要求等不同，而選擇不同的測量儀表。

3.3 濁度檢測

濁度是反映水中懸浮物的重要指標(biāo)，包括泥沙、黏土、藻類、有機物質(zhì)等的含量，是重要的水質(zhì)參數(shù)。通過濁度檢測來分析原水經(jīng)過沉淀、過濾、消毒等一系列過程后，水質(zhì)是否達標(biāo)。包括原水的濁度、水質(zhì)過濾后水的濁度、返回水濁度等。

3.4 余氯檢測

余氯檢測是自來水廠檢測的重要指標(biāo)，反映出經(jīng)過加氯消毒半小時后水中尚存的氯含量，以確保其殺菌能力，包括過濾分站、送水泵站都要對余氯進行監(jiān)測。

3.5 PH檢測

PH值對水質(zhì)變化、微生物繁殖、腐蝕性等又有著重要影響，PH是水化學(xué)中的重要檢測項目，按照我國的《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》規(guī)定，自來水廠最終供水的PH值應(yīng)在6.5～8.5范圍內(nèi)。在自來水廠的進水泵房、加氯加藥分站、送水泵房分站等處都需要進行PH值檢測。

4 自動化檢測儀表在自來水廠中的應(yīng)用

4.1 液位計

液位計是自來水廠最常用的自動化檢測儀表，常見的液位計有投入式液位計和超聲波液位計等。其中，投入式液位計是利用液體靜壓與高度成比例的原理，通過先進的傳感元件將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，可以直接投入液體中；超聲波液位計由一對發(fā)射和接收換能器組成，發(fā)射換能器對液面發(fā)射超聲波，接收換能器負(fù)責(zé)接收，通過二者之間發(fā)射與接收的時間差來確定液位，超聲波測液位不受液體的粘度和密度影響，但價格相對較貴。

4.2 流量計

常見的流量計包括電磁流量計和超聲流量計等。其中，電磁流量計包括傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分，利用法拉第電磁感應(yīng)定律，測量液體磁場產(chǎn)生的與被測流體平均流速V相對應(yīng)的電壓，以進行水量、加礬量等流量參數(shù)的計量。超聲流量計量的方法較多，包括時差法、多普勒法等，在實際應(yīng)用中以時差法最常見，在測量管道上安裝兩個換能器，通過測量管道從發(fā)射到接收的時間差而測量出水的流量，在實際應(yīng)用中，超聲流量計量應(yīng)該注意傳感器的安裝誤差，并及時進行管道內(nèi)壁除垢。

4.3 濁度計

濁度計是測量水體渾濁度的檢測儀表，濁度計包括目視濁度儀和光電濁度儀兩大類，當(dāng)平行光在液體中傳播時，如果液體中沒有懸浮顆粒，則平行光就不會改變方向，一旦有懸浮顆粒存在時，就會形成散射和折射，光電濁度計是利用入射光、透射光、散射光比值與水濁度的關(guān)系來進行測量的。濁度計按照設(shè)計原理不同又可分為透射光濁度儀和散射光濁度儀。濁度計發(fā)出光線，并通過被測液體，再檢測濁度計發(fā)出的光線中有多少被水中的顆粒物所散射，將平行光進行樣品分析，成為透過光和散射光，同時將相應(yīng)的光信號經(jīng)過電路放大處理，并根據(jù)比例來計算液體的濁度。

4.4 余氯分析儀

余氯是水中余留的游離性氯和結(jié)合性氯的總稱，余氯分析儀用來測量處理后水中的游離余氯，余氯分析儀原理包括滲透膜和比色法等。以美國HACH的CL17余氯儀為例，通過DPD比色方法來進行余氯分析，將指示劑與緩沖劑加入采樣水中，發(fā)生反應(yīng)后產(chǎn)生的紅色的顏色深淺與余氯濃度成正比，經(jīng)過光度測量轉(zhuǎn)換，即可計算出余氯濃度。

4.5 PH分析儀

原水的PH值一般波動較大，且受當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件影響而各有不同，為了滿足生活用水的PH值要求，自來水廠需要進行PH值的檢測，PH值在6.5～8.5范圍內(nèi)的自來水才能進入供水管網(wǎng)。PH分析儀使用氧化還原電極的方法來檢驗水中的酸堿度，某些特殊場合也應(yīng)用ISFET（場效應(yīng)）或陶瓷透析膜原理來進行PH測量，目前常用的PH值測量的自動化儀表有美國GLI公司P53系列PH分析儀等，隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，智能化在在線連續(xù)監(jiān)測儀也不斷投入使用。

5 結(jié)語

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，居民供水安全日益受到重視。自動化檢測儀表是自來水廠生產(chǎn)中應(yīng)用最直接的檢測設(shè)備，特別是各種在線水質(zhì)檢測儀，通過有效的檢測和監(jiān)控，能夠科學(xué)地指導(dǎo)生產(chǎn)、降低能耗、確保水質(zhì)安全，被稱為自來水廠自動化工作的“眼睛”。

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