在現代化的(de)淨水廠中,每(měi)一個生産過(guo)程總是與相(xiang)應的儀表及(ji)自控技術有(you)關。儀表能連(lián)續檢測各工(gōng)藝參數,根☂️據(ju)這些參數的(de)🤩數據進行手(shǒu)動或自動控(kong)制,從而協調(diào)供需之間、系(xì)統各✔️組成部(bu)分之間、各水(shuǐ)處理工藝之(zhi)間的關系,以(yi)便使各種設(shè)備與設施得(dé)❓到更充分、合(he)理的使用。同(tóng)時,由于檢測(cè)儀表測定的(de)數值與設定(dìng)值🏃♂️可連續進(jìn)行比✊較,發 生偏差時(shi),立即進行調(diao)整,從而保證(zhèng)水處理質量(liàng)。根據儀表檢(jiǎn)測的參數,能(néng)進一步自動(dòng)調節和控制(zhì)藥劑投加量(liàng),保證水泵機(ji)組的合理運(yun)行,使管理更(gèng)加⭐科學化,達(da)到經濟運行(hang)的目的。由于(yú)儀表具有連(lian)續檢測、越限(xian)報警的功能(neng),便于及時處(chù)理事🏃♀️故。儀表(biao)還是實現計(ji)算機控制的(de)前提條件。所(suǒ)以在先進的(de)水處理系統(tong)中,自動化儀(yí)表具有非常(chang)重要的作🤩用(yong)。
一 水處理系統(tǒng)常用儀表的(de)分類
二 淨水(shui)廠監控系統(tong)的構成模式(shì)及監測參數(shu)
1. 淨水廠(chǎng)監控系統的(de)構成模式
淨水廠的(de)監控系統一(yi)般由水廠管(guǎn)理層和現場(chang)監🙇♀️控層兩級(ji)系👄統構成,按(an)集中管理、分(fen)散控制的原(yuan)則進行🛀🏻監控(kòng)。在工程設計(ji)中,将廠級計(jì)算機系統 ()設在水廠(chǎng)中心控制室(shi),各現場監控(kòng)站 (即分(fen)站 )的數(shu)量和位置按(àn)工藝流程及(ji)構築物的位(wei)置、分散程🌍度(dù)來定。一般地(dì)表水廠現場(chang)分站的設置(zhi)是:進水♻️泵房(fáng)分站、反應🐪沉(chen)澱🔴與加氯加(jiā)藥分站、過濾(lǜ)分站、送水泵(bèng)房及變配電(dian)室分♻️站、污泥(ni)🌍處理分站。各(ge)監測儀表的(de)數據均送到(dào)計💁算機系統(tong),可在監控站(zhan)的工控機上(shàng)顯示、控制并(bing)打印、記錄、報(bào)警。
a. 進水泵(bèng)房分站監測(ce)參數
水(shuǐ)質參數:源水(shuǐ)濁度、 pH值(zhí)、水溫、溶解氧(yang)等。
b. 反(fan)應沉澱、加氯(lǜ)加藥分站
SCD值。
運行參數(shù):沉澱池水位(wei)、沉澱前流量(liang)、攪拌罐液位(wèi)、藥池液位、藥(yào)液濃度、沉澱(dian)池泥位。
c. 過濾分站
水質參數(shu):濾後水濁度(du)、餘氯。
運(yun)行參數:濾池(chi)水位、水頭損(sun)失、反沖洗水(shui)流量、沖洗水(shui)箱✍️水位。
d. 送水泵房及(jí)變配電室分(fèn)站
水質(zhì)參數:出廠水(shuǐ)流量、餘氯。
運行參數(shu):出廠水壓力(li)、流量、清水池(chi)水位、吸水井(jǐng)水位、交流電(dian)壓、交流電流(liú)、電量等。
e. 污泥處理分(fèn)站
運行(hang)參數:回流池(chi)水位、水量、濃(nong)縮池水位、回(huí)流水濁度。
水(shui)處理系統常(cháng)用儀表在選(xuan)型及設計中(zhong)應注意的☔問(wen)
1.
(1)度:是(shi)指在正常使(shi)用條件下,儀(yi)表測量結果(guo)的準确程度(dù),誤差越小,度(du)越高。
生(shēng)産過程物理(li)檢測儀表的(de)度爲± 1%,水(shuǐ)質分析儀表(biǎo)的度爲± 2%(5%)。
(2)響應時間:當(dang)對被測量進(jin)行測量時,儀(yí)表指示值總(zong)要經過一段(duàn)時間才能顯(xiǎn)示出來,這段(duan)時間即爲儀(yí)🐇表的🐅響應時(shí)間。一隻儀表(biao)能不能盡快(kuai)反應出參數(shu)變化的情況(kuàng),是很重要的(de)指标🚶。對水質(zhì)分析儀表要(yao)求的響應時(shí)間應不♊超過(guò) 3min。
(3)輸(shū)出信号:儀表(biao)的模拟輸出(chu)應是 4~ 20mA DC信号,負載(zai)能力不小于(yú) 600Ω。
(4)儀(yi)表的防護等(děng)級應滿足所(suǒ)在環境的要(yao)求,一般應不(bu)♻️低于 IP65,用(yong)于藥劑投加(jiā)系統的檢測(ce)儀表要求能(neng)耐腐蝕。
(5)四線制的儀(yi)表電源多爲(wèi) 220V AC、 50Hz24V DC。
(6)現場監(jiān)測儀表宜選(xuan)用數顯儀。
(7)儀表的工(gōng)作電源應獨(dú)立,不應和計(jì)算機共用電(dian)源,以保證發(fā)生故障和檢(jian)修時電源互(hù)不幹擾,使各(ge)自都能穩定(ding)可靠地運行(hang)。
(8)0~ 6A及 0~ 120V。
(9)
2. 水位測量
選擇液位(wei)計時應考慮(lǜ)以下因素: (1)測量對象(xiang),如被測介質(zhì)的物理和化(hua)學性質,以及(ji)工作壓㊙️力和(hé)溫度、安裝條(tiao)件、液位變化(huà)的速度等 ;(2)測量和控(kòng)制要求,如測(cè)量範圍、測量(liàng) (或控制(zhì) )
給水(shui)工程中常用(yong)的液位計及(ji)選型要點如(rú)下:
a.浮球(qiú)式液位計
在液體中(zhōng)放入一個空(kong)心的浮球,當(dāng)液位變化時(shí),浮🔞球将⭕産生(shēng)與液位變化(huà)相同的位移(yí)。可用機械或(huo)電的方法來(lái)測得浮球的(de)位移,其度爲(wei)± (1~ 2)%,這(zhè)種液位計不(bú)适用于高粘(zhān)度的液體,其(qi)輸出端有開(kai)關控制和連(lián)續輸出。
在淨水廠的(de)設計中,多将(jiang)此種液位計(jì)用于集水井(jǐng)的液位測量(liang)以控制排水(shui)泵的自動開(kāi)停。
由于(yú)液柱的靜壓(yā)與液位成正(zhèng)比,因此利用(yong)壓力表測量(liàng)🔱基準面上液(ye)柱的靜壓就(jiu)可測得液位(wèi)。根據被測介(jie)質的密度及(jí)液⚽體測量範(fan)圍計算出壓(ya)力或壓差範(fàn)圍,再選用量(liang)程、度等性能(néng)合适的壓力(lì)表或差壓表(biǎo)。這種🐉液位計(jì)的度爲± (0.5~ 2)%
在容器(qì)内插入電極(jí),當液位變化(huà)時,電極内部(bu)介質改變,電(diàn)極間 (或(huò)電極與容器(qi)壁之間 )(0.51.5)%
電容式(shi)液位計具有(you)以下優點:傳(chuán)感器無機械(xiè)可動部分,結(jie)構簡單、可靠(kào) ;度高 ;檢測端消(xiāo)耗電能小,動(dong)态響應快 ;維護方便(biàn),壽命長。缺點(diǎn)是被測液體(ti)的介電常數(shù)不穩定會⛹🏻♀️引(yǐn)起誤差。電容(rong)式液位計一(yī)般用于調節(jiē)池、清水池等(děng)的液位測量(liàng)。
當測量(liàng)範圍不超過(guo) 2m時,采用(yong)棒狀、闆狀、同(tóng)軸電極 ;當超過 2m(可用(yong)聚乙烯 )的電極。
d. 超聲液位計(jì)
0.5%。
這種(zhong)液位計無機(jī)械可動部分(fen),可靠性高,安(ān)裝簡單、方便(biàn),屬于非接觸(chù)測量,且不受(shòu)液體的粘度(du)、密度等影響(xiang),因此多用💞于(yú)藥池、藥罐、排(pái)泥水池等的(de)液位測🎯量。但(dàn)此種方法♻️有(you)一定的盲區(qu),且價格較貴(guì)。
3. 流量測(ce)量
流量(liang)測量分爲兩(liǎng)種,一種用于(yu)流量檢測,參(can)與過程控制(zhì),以達到提高(gāo)生産自動化(hua)水平,改善生(sheng)産工藝條件(jiàn),提高産品質(zhi)量和産量的(de)目的。另一種(zhǒng)用于流量的(de)計量,不僅計(jì)量産💔品的産(chǎn)量,還是供水(shuǐ)企業主要技(ji)術經濟指标(biāo)計算的依據(jù)。在供水企業(yè)zui主要的 8項經濟指标(biāo)中,有 3項(xiang)指标是以流(liú)量計測量的(de)數據爲基礎(chu)的。
流量(liàng)計的選型應(ying)考慮以下因(yin)素:
(1)
(2)流量計(ji)本身的壓力(lì)損失要小。
(4)安裝(zhuāng)現場條件應(ying)滿足所選流(liu)量計對直管(guan)段的要求。
(5)所選流量(liàng)計應能适應(ying)安裝現場環(huán)境條件如溫(wen)度、濕度、電磁(cí)幹擾等。
目(mu)前,在給水工(gong)程設計中,采(cǎi)用zui多的是電(diàn)磁流量計和(hé)超聲流量計(ji)。
a. 電磁流(liu)量計
在測量中(zhōng),液體本身爲(wei)導體,磁場通(tōng)過安裝在管(guan)路🌏中的兩個(gè)線圈産生。線(xian)圈由交流或(huò)直流電源勵(li)磁,磁場作用(yong)☂️于管道内流(liu)動的液體,在(zai)管道中産生(shēng)一個與被測(cè)流體平均流(liú)速 V相對(duì)應的電壓,且(qiě)該電壓與流(liu)體的流速分(fèn)布無關🎯。
電磁流(liu)量計的優點(diǎn):
(1)測量不(bu)受被測液體(tǐ)的溫度、壓力(li)或粘度的影(yǐng)響。
(2)沒有(you)壓力損失。
(4)口徑範(fan)圍和測量範(fàn)圍大,測量範(fàn)圍連續可調(diào)。
(5)與流速(su)分布無關。
(6)5D(D爲儀表的(de)直徑 )3D。
(7)穩(wen)定性好,輸出(chū)爲标準化信(xin)号,可方便地(di)進入自控系(xì)🍓統。
(8)變送(sòng)器導管内壁(bì)有襯裏材料(liao),具備良好的(de)耐腐、耐磨❄️性(xing)。
(9)轉換器(qi)體積小,消耗(hào)功率小,抗幹(gàn)擾性能強,便(bian)于現場觀察(cha)💋。
應用于(yú)水處理系統(tǒng)的電磁流量(liàng)計的襯裏材(cái)料多選用氯(lü)丁橡膠,因其(qi)有較好的耐(nài)磨性。安裝時(shi)應注意遠離(li)外界的🙇♀️電磁(cí)場源,以免影(yǐng)響傳感器的(de)工作磁場及(jí)🍓流量信号,傳(chuán)感器水平安(ān)裝時,要求兩(liang)個電極的中(zhōng)心軸線處于(yú)水平狀态,防(fang)止顆粒雜質(zhi)沉積,影響電(dian)極工作。測量(liàng)管内應爲滿(man)管,不允許大(da)量氣泡通過(guo)傳感器,當不(bu)能滿足條件(jian)時,應采取相(xiang)應措施。
轉換(huàn)器應安裝在(zai)符合其防護(hu)等級要求的(de)場所,在滿🌍足(zu)安裝環🙇🏻境、使(shi)用要求的前(qian)提下,轉換器(qi)與傳感🍉器之(zhi)間的距離🈲和(he)連接電纜越(yue)短越好,以節(jie)約投資,減少(shao)可能産生的(de)強電信号的(de)幹擾。
zui近十幾年(nian)來,由于電子(zi)技術的發展(zhan),超聲流量計(ji)才得💃🏻以應用(yong)于流量測量(liang)。利用超聲流(liú)量計進行測(cè)量的方🤟法有(you)很多種,其㊙️中(zhong)較爲典型的(de)是時差法和(hé)多普勒法。淨(jìng)水廠多選用(yong)時差法👨❤️👨流量(liàng)計,其方法是(shi)在測量管道(dao)上安裝兩個(ge)換能器,因順(shun)流與逆流流(liú)速🔴差别的影(yǐng)響,測量從發(fa)射到接收而(er)産生的時間(jiān)差,據此測出(chu)流速。
超(chāo)聲流量計的(de)主要優點:
(2)口徑範圍大(da),且價格不受(shou)管徑影響。
(3)測量可靠(kao)性高。
(4)無(wú)壓力損失。
(5)不受流體(tǐ)參數影響。
(6)輸出标準(zhun)化直流信号(hao),可方便地進(jin)入自控系統(tong)。
選用超(chao)聲流量計要(yào)特别注意傳(chuan)感器的安裝(zhuang)誤差🧑🏾🤝🧑🏼、管道内(nèi)壁結垢、防腐(fu)層均勻與否(fǒu),這些因素對(dui)測量結果影(yǐng)響很大。另據(ju)超聲流量計(ji)的測量原理(lǐ),隻有🤞流速分(fen)布均勻時才(cái)能保證測🏒量(liàng)的度,所以在(zai)流量♊計的上(shang)下👣遊要有足(zú)夠的直管段(duan),參考各種資(zī)料及流量計(jì)的使♻️用手冊(cè),要求上遊zui少(shǎo)不小于 10D,下遊大于 5D。
4.濁度的測量(liàng)
淨水廠(chǎng)負責供應居(jū)民生活用水(shui)和工業用水(shui),供水的💛質🈚量(liàng)直接涉及人(rén)民的健康、安(ān)全,以及食品(pǐn)、釀造、醫藥🏒、紡(fǎng)織、印染🔅、電力(li)🌏等各💛行各業(ye)的正常生産(chan)和産品質量(liang)。濁度是一項(xiàng)很重要的水(shui)質指标,因此(cǐ)對濁度儀的(de)選擇顯得尤(yóu)爲重要。濁度(du)儀可分爲目(mu)視濁度儀和(hé)光電濁度儀(yi)兩大類。光電(dian)濁度🏒儀就其(qi)用途可分爲(wèi)工藝監控 (連續測定(ding) )濁度儀(yi)和實驗室 (包括便攜(xié)式 )
由于散射(shè)光濁度儀對(duì)水的低濁度(du)有較高的靈(ling)敏度,準确🌈度(du)高,相對誤差(chà)小,重複性好(hǎo),水的色度不(bú)顯示濁度,且(qiě)🌐散射光與✏️入(rù)射光強度比(bi)可呈線性關(guān)系,故 1992年(nian) 9月世界(jiè)衛生組織公(gong)布的《飲用水(shuǐ)水質準則》中(zhong)規定🔞将🔴散✉️射(shè)👉光濁度儀作(zuo)爲測定儀器(qì)。同時,“供水行(hang)業 2000年技(jì)術進步發展(zhan)規劃”中已明(ming)确規定一類(lei)水司管🔴網水(shui)濁度🈲指标爲(wèi) 1NTU
測量濾後水(shuǐ)的濁度儀多(duo)安裝于濾站(zhàn)管廊内,可采(cai)用壁挂🥰或櫃(gui)裝,出廠水的(de)測量一般在(zai)送水泵房設(she)置水✔️質儀表(biǎo)間,将濁♉度儀(yí)及其他水質(zhì)檢測儀表置(zhì)❌于儀表間内(nei),再将信号引(yǐn)至監控站。
1720D的測量範圍(wéi)爲 0~ 100NTU,但不用其測(ce)量濾前水,因(yin)爲雖然光學(xué)上能測到 100NTU,但在生産(chǎn)使用上會帶(dai)來許多不便(biàn)。測量源水及(ji)濾前水多使(shi)😄用 SS6系列(liè)表面散射式(shì)濁度儀,它是(shì)将光束射在(zài)液體表🚶面,測(cè)定來自液面(miàn)的散射光,避(bi)免了光學系(xì)統與水樣直(zhi)接接觸,消除(chu)了☂️清洗流通(tong)池時帶來的(de)信号丢失。
SS6系列的測(ce)量範圍爲 0~ 9999NTU,一般(ban)地表水廠的(de)源水均在此(cǐ)範圍内。它在(zài) 02000NTU範(fàn)圍内的準确(que)度爲± 5%, 20009999NTU範圍(wei)内準确度爲(wèi)± 10%。
濁(zhuó)度儀取樣點(dian)的選擇應與(yu)工藝專業緊(jin)密結合,選取(qǔ)zui有代💃🏻表性的(de)點,取樣孔不(bú)要開在被取(qu)樣管道的頂(ding)部,避免将管(guan)道中的氣泡(pào)抽進取樣管(guǎn)而影響濁度(dù)儀的測量準(zhǔn)确度,水樣的(de)提取用小型(xíng)采樣泵取樣(yang),保證取樣管(guǎn)内有一定流(liú)速,不易在管(guǎn)道内壁結❌垢(gòu)。取樣管道的(de)口徑應根🏃♀️據(jù)儀表取樣水(shuǐ)的總需要量(liang)決定。
5. 顯(xiǎn)示儀表的選(xuan)用
一般(bān)淨水廠工程(chéng)多選用智能(néng)化顯示儀表(biǎo),其功能齊🔴全(quan)🔅,能進行👉數字(zì)信号處理,實(shí)現控制功能(néng),而且測量值(zhí)以液晶顯示(shì),操作方便,可(kě)以保存數據(jù),具有自🔞診斷(duan)功✂️能。雖然🧑🏾🤝🧑🏼與(yu)計算機系統(tong)聯網後,它的(de)優勢沒💰有*發(fā)揮出來,而被(bei)計📱算機系統(tong)所取代,但在(zai)目前淨水廠(chang)的建設中,使(shi)用智能🛀化的(de)顯示儀表作(zuo)爲在計☎️算機(jī)系統未調試(shì)投運階段或(huo)發生故障時(shi)的輔助儀表(biǎo),也能滿足現(xian)♍場控制🔴、顯示(shi)的要✍️求。
在某些情況(kuàng)下,同時需要(yao)本地顯示與(yǔ)遠程傳送,此(ci)♋時不宜㊙️采取(qu)👌信号串聯方(fāng)式,而應采用(yòng)信号分配器(qì),即 1路輸(shu)入,兩路輸出(chū),一路輸出送(sòng)顯示儀表,另(ling)一路輸出可(kě)輸入 PLCWS15242。
6. 儀表系(xi)統的接地和(he)防雷
接(jie)地可分爲保(bǎo)護接地和工(gong)作接地。保護(hu)接地是爲避(bi)免工作人員(yuan)因設備絕緣(yuan)損壞或絕緣(yuan)性能下降♌時(shi)遭受觸電危(wēi)險和保護設(she)備的安全。工(gōng)作接地是爲(wei)保證儀表穩(wen)定可靠地運(yùn)行。一般淨水(shui)廠儀表系統(tǒng)的接地采用(yong) TN-S3根相線(xiàn) A、 B、 C, 1根中(zhōng)性線 N即(jí)保護線 PE。用電設備的(de)外露可導電(dian)部分接到 PE線上,其優(yōu)點是 PE線(xiàn)在正常工作(zuò)時不呈現電(diàn)流,因此設備(bei)的外露可導(dǎo)電🙇🏻部分不呈(chéng)現對地電壓(yā)而且在事故(gù)時也容易切(qiē)斷電源,有較(jiào)強的電磁适(shi)應性,避免了(le)高次諧波的(de)幹擾。
工(gōng)作接地的原(yuán)則是單點接(jiē)地。由于對地(di)電位差的存(cún)㊙️在,如果出現(xiàn)一個以上的(de)接地點就會(huì)形成地回路(lù),将💋幹擾引入(rù)儀表🏃♀️中,所以(yi),同一信号回(hui)路、同一屏蔽(bì)層隻能有一(yi)個接地點。
儀表工作(zuò)接地可單獨(dú)設置或與保(bao)護接地共用(yong)同一接地體(ti)😍。從工程實踐(jian)經驗來看,接(jie)地電阻一般(bān)應不超過 1Ω。
一般(ban)淨水廠設施(shi)分散,構築物(wù)低矮,地形平(píng)坦、空曠,特别(bie)是有些流量(liàng)計井位于廠(chǎng)區之外,在這(zhe)種情況下,儀(yí)表設備的被(bèi)雷擊率增加(jiā)。在實踐中,筆(bi)者多次遇到(dào)過雷擊損壞(huai)儀表或儀表(biao)不明原因損(sun)壞的事♊件。因(yin)此,安裝品質(zhì)優良,動作可(ke)靠的避雷器(qì),是*的保🈚護措(cuò)施,如采用德(dé)國 Pepperl+Fuchs公司(si)的 ESP系列(lie)避雷栅用于(yu)流量計的信(xìn)号和電源的(de)保護,效果🔞良(liáng)好。
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