水廠加氯設備自動控制調試

薛淋鐘，王 未，徐 強

（重慶中法供水有限公司，重慶 401120）

1 某水廠現狀及加氯控制優化意義

重慶某水廠一、二期總規模日供水40 萬噸，采用沉砂、高密度澄清、砂濾池、活性炭濾池+臭氧結合深度的處理工藝，如圖1 所示。

圖1 某水廠生產工藝流程

目前，該水廠使用帶1450 型控制器的FX4000 加氯機，采用前加氯和后加氯兩點投加方式。投加控制方式根據生產水量及出廠水余氯值，通過人工計算及個人經驗在加氯機上手動操作調流閥調節投加量，具有一定的滯后性及較大偏差，人為因素影響大，影響供水安全。

在水廠消毒處理工藝中，加氯是水廠水質控制的重要環節。因此，優化加氯控制方式尤為重要。針對現有加氯設備，合理運用PLC、在線測量儀表，以及生產監控電腦，實現液氯根據水量、水質的自動投加，能夠使出廠水余氯值在一個較小的設定范圍內波動，對保障供水安全具有重大意義。

2 1450 型加氯機控制系統簡介

1450 型控制器自動加氯有3 種投加模式。

（1）流量比例模式。流量比例加氯用于恒定氧化劑要求的流量變化水流，流量×投加量=閥門位置。

（2）余氯控制模式。余氯控制用于氧化劑需求量變化而水廠流量恒定的情況。余氯通過在時滯期結束時進行糾正，提供積分控制。

（3）復合環路控制模式。復合環路控制模式用于水廠流量和氧化劑需求量均變化的情況，兼具流量比例和余氯控制的優點。

3 水廠加氯自動控制調試

根據生產工藝要求和自動控制特點，該水廠加氯自動控制優化方式如圖2 所示，前加氯采用流量比例控制模式投加，后加氯采用復合環路控制模式投加。

圖2 水廠加氯控制方式

3.1 系統校準

3.1.1 真空度實驗

通過手動調流閥調節，觀察設備是否能夠達到最大投加能力，穩定10 min 后若真空度下降到30 kPa 以下，此時需要檢查水射器、負壓管線、止回閥等，重新進行初始真空度試驗。

3.1.2 機械校準

通過自動調節閥的電氣手動開關進行閥門機械位置的調校。

（1）機械零位。調節閥門位置，觀察浮子流量計開始升高并離開最底部時，然后關閉閥門約閥桿的1/16～1/8 轉，這是閥門的底部擋塊位置。

（2）滿刻度調節。觀察浮子流量計位置，調節閥門至要求的最大氣體流量，頂部擋塊以允許閥門在不足1/2 轉時超過最大的設置。保證擋塊不干擾閥門動作。這是閥門的滿刻度擋塊位置

（3）控制器流量信號和余氯信號。采用信號發生器產生4 mA、20 mA 電流信號，調整控制器依次對應零點旋鈕和滿量程調節旋鈕。

（4）閥門信號和電流信號。閥門位置反饋零位調整，當自動閥觸碰底部擋塊時，浮子流量計在玻管最底部，沒有跳動。加氯機控制器的Pos 參數位置為零，PLC 反饋投加量是0 kg/h，否則需要分別調整相應零點。同理，閥門位置反饋滿量程調整。

3.2 參數整定

（1）前加氯比例控制參數設置。投加比參數Dos：根據濾后水水質、水溫和出廠水余氯參數等，通過化驗中心試驗綜合確定。

（2）后加氯復合控制參數設置：①投加比參數Dos：同前加氯比例控制參數設置；②余氯設定點Spt：滿足生產工藝要求的清水池余氯；③固定時滯（Fix）T：根據溶液和分析器取樣管線的長度調整；④積分Int：根據自動控制原理，積分一般先設置為25%，然后生成一次系統擾亂，觀察記錄器的控制活動，時間為最少3 個時滯期。調整積分，直至對應余氯設定點出現2 個增量或一期過調量的響應。在這個過程中，采取對應的調整積分措施，達到“穩定、準確、快速”的控制要求。

（3）根據水廠實際情況，清水池余氯設定值Spt=1.0（±0.1）mg/L，控制器參數的設置，以及在不同積分Int 值設定值時，控制系統響應情況如圖3 所示。

經過對比不同的積分，發現積分值設置為23%Int 時，整個控制系統是可接受的響應。余氯能夠穩定、準確、快速投加，能夠達到要求的余氯值，滿足生產工藝要求。

3.3 調試運行效果

經過2 個月的生產運行效果觀察，在復合控制模式中，流量比例控制能夠快速使閥門位置響應流量的變化，進行加氯投加量的快速跟隨。余氯控制信號糾正流量比例控制信號，在每次時滯期結束時進行糾正，從而消除偏差，實現精準投加。流量信號調諧良好的情況下，初始投加量更加接近需要加氯投加量時，復合模式最有效果。

4 結論

通過對加氯機設備進行差壓調節器的清洗維護，信號校準，閥門位置，投加能力的反饋校準，以及結合生產工藝要求和自動控制的基本原理進行參數的設置整定。目前，水廠加氯系統完全實現自動控制，在值班室的生產監控電腦能夠監視余氯值和投加量等參數。當水廠流量變化時，不再需要去現場進行手動操作，由加氯機自動調節加氯量，極大改善了生產運行人員的工作強度，而且調整精準，不需要人為干預，對保障水質也有一定意義。

圖3 控制系統響應情況