水質自動監測系統常見故障及解決方法

梁 琳，張思禹，高 嵩

（松遼委水文局黑龍江中游水文水資源中心，黑龍江佳木斯156400）

0 引言

隨著我國社會的高速發展，水資源問題日益突出，其中水環境惡化，即水污染問題是最主要的，也是最重要的問題。在此背景下，水質監測工作的開展變得尤為重要。

水質監測是監視和測定水體中污染物的種類、濃度及變化趨勢，評價水質狀況的過程。以地表水為例，傳統檢測水質的方式主要是依據SL 187-96《水質采樣技術規程》、SL 219-2013《水環境監測規范》等標準規定，人工現場采集水樣，將按標準規定方法存儲的水樣送至實驗室分析檢測。此方式流程復雜，且導致產生誤差的環節和因素有很多。相比之下，水質自動監測系統不僅能避免以上的問題，還能更加及時地發現水質的變化，進而為上級主管部門及相關部門提供可靠的數據支撐。下文以黑龍江干流中游段太平溝水質自動監測站（太平溝水站）為例，結合多年運行、維護及管理經驗，對水質自動監測系統在使用過程中發現的常見故障進行分析，并提出相應解決方法，以供廣大水質自動監測站工作者及運維者參考。

1 水質自動監測系統組成

水質自動監測系統是以在線自動分析儀器為核心，運用現代自動監測技術、自動控制技術、計算機應用技術，以及相關的專用分析軟件和通訊網絡所組成的一個綜合性的在線自動監測系統。

以太平溝水站為例，該水站2011 年建設完成，至今已運行了9 年，位于黑龍江省蘿北縣太平溝鄉興東村，黑龍江干流中游段，與太平溝水文站位于同一地點，采樣點與水文測驗斷面重合。

太平溝水站采用的是SENTECH 水質自動監測系統，該系統包括采水單元，配水及預處理單元，分析單元，控制單元，數據采集及傳輸單元，輔助單元等。

2 系統常見故障

2.1 采水單元

采水單元包括采水泵、采水頭、采水管路、電磁閥、供電電纜及安裝結構部分。太平溝水站生產用房到采水頭水平距離為80 m，取水落差為45 m，確定采水方式為井下式自吸泵，水站站房與采水頭之間建有一處防水泵井。通過多年的運行，該單元中水泵、采水頭、管路易出現故障。水泵開關會跳閘，水泵取不上水，采水頭極易堵塞，管路漏水、破損、冬季溫度過低容易凍裂。

2.2 配水及預處理單元

配水及預處理單元由配水系統、水樣預處理系統、清洗系統組成,系統管路采用的是串聯方式、模塊化設計。其中配水系統易出現沉降裝置溢流的現象，水樣預處理系統易出現過濾器堵塞、供水管路漏水的現象，對于清洗系統，當供電電壓不穩或者不足的時候，容易出現增壓泵不工作的情況。

2.3 分析單元

太平溝水質自動監測站分析單元具體儀器見表1。

表1 太平溝水質自動監測站監測項目和監測儀器明細表

2.3.1 五參數在線分析儀

1）pH 電極

WTW公司MIQ182 pH電極由保護罩、溫度探頭、電極、電極夾座及電極桿組成。經過多年的運行，常見的故障主要為無測試值，系統不能正常校正，電極使用超過13個月左右以后測量數值偏高。

2）溶解氧電極

WTW 公司MIQ182 pH 電極由保護罩、WP600 薄膜、電極單元（金工作電極、銀計數電極、參比電極）、電極桿組成。常見的故障有電解液耗盡、薄膜頭破損、測量數值偏高等。

2.3.2 氨氮總磷在線分析儀

WTW 公司TRASCON 氨氮總磷在線分析儀氨氮部分發生故障的情況基本可劃分為模塊故障、主機故障和水泵控制板故障。儀器設備經過多年運行，模塊故障在日常維護過程中經常會碰到，該故障體現在儀器界面會顯示為校正失敗、管路阻塞等提示。

WTW 公司TRASCON 氨氮總磷在線分析儀總磷部分很穩定，多年運行，大部分故障問題集中在試劑和管路上，表現形式主要為校正失敗、管路阻塞、進樣失敗等。

2.3.3 總有機碳分析儀

島津（蘇州）公司TOC 4100 總有機碳分析儀為精密儀器，設定操作錯誤或裝置發生異常時，故障信息將會顯示在儀器界面上，常見故障有8 通閥故障、注射器動作故障、監測值為0 等情況。

2.3.4 高錳酸鹽指數在線分析儀

美國哈希公司COD-203A 儀器報警分為報警L 和報警H，出現L 報警，不會影響下次測定，H 報警則會導致儀器停止運行。常見報警有零校對報警、標準校對報警、終點檢知異常/ORP 異常、水樣計量異常、稀釋水計量異常。

3 解決方法

3.1 采水單元

針對水泵跳閘故障的解決方案是檢測線阻，排查故障點并將其修復，針對水泵取不上水，需要仔細分析情況，從而尋找相應的解決方案：若是由于跳閘引起的故障，需排除跳閘原因；若是開啟水泵時水泵葉輪時轉時不轉，需檢查下水泵；如果無法修復，需更換新的水泵。針對采水管路及管頭故障問題，解決方案為尋找并修復破損處、緊固接頭、優化固定方式。降溫前檢查保溫層，必要時增加伴熱帶。

3.2 配水及預處理單元

沉降裝置溢流有可能是滿水信號異常或閥體關閉異常所導致，可檢查滿水信號設施及線路、檢查閥體關閉功能。應特別注意的是，對于新建的站房，在設計時應務必充分考慮若發生溢流情況，排水通道的設計問題。針對過濾器堵塞、供水管路漏水等故障，解決方案為定期檢查清洗，每次連接接頭完畢后，務必通水確認。可以通過檢查電壓、更換增壓泵等方式解決增壓泵不工作的問題。

3.3 分析單元

3.3.1 五參數在線分析儀

1）當pH 電極出現無測試值情況時，可先用pH 緩沖液對電極進行校正，可根據實際情況選擇一點校正或兩點校正，若系統不能正常校正，則需更換pH 電極。太平溝水站pH 電極平均更換周期在10～13 個月，因監測水質情況不同，各水站維護和更換pH 電極的周期不同，工作人員可結合本站實際情況，配備耗材。

2）定期檢查電極電解液及膜頭情況，及時填充電解液、更換膜頭。如遇測量數值偏高，先分析確定是由于電極未完全極化所導致，還是電極長時間未校正導致數值過高，再選擇相應解決方法：1 h 充分極化或校正。

3.3.2 氨氮總磷在線分析儀

1）針對儀器校正失敗，應先排查管路是否漏氣，管路和T 接頭是否有阻塞，各個藥品進樣和排空程序執行是否順暢。若以上環節均無問題，維護人員需進入工程師菜單，查看相關參數值，確定具體原因。

以氨氮模塊操作菜單為例，用戶可進入Display calibration data 菜單下查看當前的校正記錄。系統對校正后得到的數據有如下要求：U0的值必須在-150～50 mV；校正電位Ua>Ub，且Ua-Ub的值須大于20 mV；儀器讀取是10 個連續的測量電位值，其之間電位偏移須小于1 mV；Ua和Ub的值必須在-350～50 mV；Srel必須在0.75～1.20。若上述任一條件不滿足，系統將會自動進入STOP 狀態，儀器上顯示Fault calibration。總磷模塊操作菜單與氨氮相似，不同點在于二者參數設置不同。例：Ua=-380 mV，Ub=-385 mV，Srel= 0.01，膜頭破損,需更換新的膜頭。當遇到Ua和Ub都是極大的負數值，且兩者值相差不多時，必須更換膜頭。確定故障原因后，采取相應解決方案，填充藥品、更換管路等。

2）如遇管路阻塞，更換相應管路即可。

3.3.3 總有機碳分析儀

針對8 通閥故障，先檢查試樣和稀釋水是否被切斷、是否設定好閥門保養操作的時間，上述因素排查完成后，故障仍未排除，則需聯系廠家工程師維修。如果監測值為0，則需仔細檢查整體流路中的各個環節，如氮氣、加濕器和洗滌器中的純水是否耗盡，采樣管是否阻塞，酸桶是否缺酸等。

3.3.4 高錳酸鹽指數在線分析儀

太平溝水站高錳酸鹽指數在線分析儀故障原因大多與自來水水質、所配制藥品濃度錯誤、試劑系數調的過高或過低、試劑管路堵塞、無參比電極電解液、測量電極損壞、無自來水或壓力不足、活性炭過濾堵塞、管路或計量杯密封達不到要求等情況有關，需結合儀器實際情況確定具體原因，從而找到相應的解決方法。

4 維護建議

為了確保水質自動監測所獲得的水質數據準確，需要保證水質站的連續運行。因此，除去日常的養護維修以外，應采用定期全面維修、不定期針對性維修與三方廠家維修維護相結合的方式開展水站的維護。目前，太平溝水站采用的就是這種方式。定期全面維修可以提前發現儀器設備中可能存在的問題，減少出現問題次數，延長設備的使用壽命。不定期針對性維修是對已發生故障的儀器設備進行檢修，此維修過程需保證備件齊全，利用備件來對出現問題的部分進行更換。

5 結語

水質自動監測系統是一個復雜、特殊的系統，其維護工作更是一項綜合性、技術性較強的工作，這就要求工作人員熟知各個環節，在平時的工作中不斷摸索，總結經驗，確保水質自動監測系統運行穩定，監測數據準確，真正發揮水質自動監測系統的預警監視作用。