一 自動(dòng)化儀表在水處理系統中的重要地位
在現代化的凈水廠(chǎng)中,每一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程總是與相應的儀表及自控技術(shù)有關(guān)。儀表能連續檢測各工藝參數,根據這些參數的數據進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制,從而協(xié)調供需之間、系統各組成部分之間、各水處理工藝之間的關(guān)系,以便使各種設備與設施得到更充分、合理的使用。同時(shí),由于檢測儀表測定的數值與設定值可連續進(jìn)行比較,發(fā)生偏差時(shí),立即進(jìn)行調整,從而保證水處理質(zhì)量。根據儀表檢測的參數,能進(jìn)一步自動(dòng)調節和控制藥劑投加量,保證水泵機組的合理運行,使管理更加科學(xué)化,達到經(jīng)濟運行的目的。由于儀表具有連續檢測、{TodayHot}越限報警的功能,便于及時(shí)處理事故。儀表還是實(shí)現計算機控制的前提條件。所以在先進(jìn)的水處理系統中,自動(dòng)化儀表具有非常重要的作用。
二 水處理系統常用儀表的分類(lèi)
給水工程所用儀表大致可分為兩大類(lèi):一類(lèi)屬于監測生產(chǎn)過(guò)程物理參數的儀表,如檢測溫度、壓力、液位、流量等。這類(lèi)儀表采用國產(chǎn)表,其性能和質(zhì)量基本能滿(mǎn)足要求。另一類(lèi)屬于檢測水質(zhì)的分析儀表,如檢測水的濁度、pH值、溶氧含量、余氯、SCD值等。這些專(zhuān)用儀表在我國發(fā)展比較晚,因此,通常選用國外先進(jìn)產(chǎn)品,從長(cháng)遠觀(guān)點(diǎn)看是比較經(jīng)濟、可靠的。{HotTag}
檢測儀表的好壞直接關(guān)系到給水自動(dòng)化的效果。在工程設計過(guò)程中,從儀表的性能、質(zhì)量、價(jià)格、備件情況、售后服務(wù)等方面進(jìn)行反復比較,我們一般采用進(jìn)口儀表和國產(chǎn)儀表相結合的方法。
三 凈水廠(chǎng)監控系統的構成模式及監測參數
1. 凈水廠(chǎng)監控系統的構成模式
凈水廠(chǎng)的監控系統一般由水廠(chǎng)管理層和現場(chǎng)監控層兩級系統構成,按集中管理、分散控制的原則進(jìn)行監控。在工程設計中,將廠(chǎng)級計算機系統(即主站)設在水廠(chǎng)中心控制室,各現場(chǎng)監控站(即分站)的數量和位置按工藝流程及構筑物的位置、分散程度來(lái)定。一般地表水廠(chǎng)現場(chǎng)分站的設置是:進(jìn)水泵房分站、反應沉淀與加氯加藥分站、過(guò)濾分站、送水泵房及變配電室分站、污泥處理分站。各監測儀表的數據均送到計算機系統,可在監控站的工控機上顯示、控制并打印、記錄、報警。
2. 各分站監測參數
a. 進(jìn)水泵房分站監測參數
水質(zhì)參數:源水濁度、pH值、水溫、溶解氧等。
運行參數:調節池水位、吸水井水位、源水流量、泵機分電量、泵站總電量等。
b. 反應沉淀、加氯加藥分站
水質(zhì)參數:沉淀池出口濁度、濾后余氯、SCD值。
運行參數:沉淀池水位、沉淀前流量、攪拌罐液位、藥池液位、藥液濃度、沉淀池泥位。
c. 過(guò)濾分站
水質(zhì)參數:濾后水濁度、余氯。
運行參數:濾池水位、水頭損失、反沖洗水流量、沖洗水箱水位。
d. 送水泵房及變配電室分站
水質(zhì)參數:出廠(chǎng)水流量、余氯。
運行參數:出廠(chǎng)水壓力、流量、清水池水位、吸水井水位、交流電壓、交流電流、電量等。
e. 污泥處理分站
運行參數:回流池水位、水量、濃縮池水位、回流水濁度。
四 水處理系統常用儀表在選型及設計中應注意的問(wèn)題
1. 儀表選配的一般要求
(1)**度:是指在正常使用條件下,儀表量測結果的準確程度,誤差越小,**度越高。
生產(chǎn)過(guò)程物理檢測儀表的**度為±1%,水質(zhì)分析儀表的**度為±2%(測高濁水的濁度儀的**度為±5%)。
(2)響應時(shí)間:當對被量測進(jìn)行量測時(shí),儀表指示值總要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能顯示出來(lái),這段時(shí)間即為儀表的響應時(shí)間。一只儀表能不能盡快反應出參數變化的情況,是很重要的指標。對水質(zhì)分析儀表要求的響應時(shí)間應不超過(guò)3min。
(3)輸出信號:儀表的模擬輸出應是4~20mA DC信號,負載能力不小于600Ω。
(4)儀表的防護等級應滿(mǎn)足所在環(huán)境的要求,一般應不低于IP65,用于藥劑投加系統的檢測儀表要求能耐腐蝕。
(5)四線(xiàn)制的儀表電源多為220V AC、50Hz,兩線(xiàn)制的儀表電源為24V DC。
(6)現場(chǎng)監測儀表宜選用數顯儀。
(7)儀表的工作電源應獨立,不應和計算機共用電源,以保證發(fā)生故障和檢修時(shí)電源互不干擾,使各自都能穩定可靠地運行。
(8)為使計算機能檢測到電壓互感器和電流互感器的異常信號并報警,設計選配的電壓及電流變送器的輸入信號應比電流及電壓互感器大,即分別為0~6A及0~120V。
(9)應選擇能夠提供可靠服務(wù)和有豐富經(jīng)驗的儀表生產(chǎn)廠(chǎng)商。
2. 水位量測
選擇液位計時(shí)應考慮以下因素:(1)量測對象,如被測介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì),以及工作壓力和溫度、裝置條件、液位變化的速度等;(2)量測和控制要求,如量測范圍、量測(或控制)**度、顯示方式、現場(chǎng)指示、遠距離指示、與計算機的接口、**防腐、可靠性及施工方便性。
給水工程中常用的液位計及選型要點(diǎn)如下:
a. 浮球式液位計
在液體中放入一個(gè)空心的浮球,當液位變化時(shí),浮球將產(chǎn)生與液位變化相同的位移。可用機械或電的方法來(lái)測得浮球的位移,其**度為±(1~2)%,這種液位計不適用于高粘度的液體,其輸出端有開(kāi)關(guān)控制和連續輸出。
在凈水廠(chǎng)的設計中,多將此種液位計用于集水井的液位量測以控制排水泵的自動(dòng)開(kāi)停。
b.靜壓(或差壓)式液位計
由于液柱的靜壓與液位成正比,因此利用壓力表量測基準面上液柱的靜壓就可測得液位。根據被測介質(zhì)的密度及液體量測范圍計算出壓力或壓差范圍,再選用量程、**度等性能合適的壓力表或差壓表。這種液位計的**度為±(0.5~2)%。
c. 電容式液位計
在容器內插入電極,當液位變化時(shí),電極內部介質(zhì)改變,電極間(或電極與容器壁之間)的電容也隨之變化,該電容量的變化再轉換成標準化的直流電信號。其**度為±(0.5~1.5)%。
電容式液位計具有以下優(yōu)點(diǎn):傳感器無(wú)機械可動(dòng)部分,結構簡(jiǎn)單、可靠;**度高;檢測端消耗電能小,動(dòng)態(tài)響應快;維護方便,壽命長(cháng)。缺點(diǎn)是被測液體的介電常數不穩定會(huì )引起誤差。電容式液位計一般用于調節池、清水池等的液位量測。
當量測范圍不超過(guò)2m時(shí),采用棒狀、板狀、同軸電極;當超過(guò)2m時(shí),采用纜式電極。當被測介質(zhì)為水時(shí),采用帶絕緣層(可用聚乙烯)的電極。
d. 超聲液位計
超聲液位計的傳感器由一對發(fā)射、接收換能器組成。發(fā)射換能器面對液面發(fā)射超聲波脈沖,超聲波脈沖從液面上反射回來(lái),被接收換能器接收。根據發(fā)射至接收的時(shí)間可確定傳感器與液面之間的距離,即可換算成液位。其**度為±0.5%。
這種液位計無(wú)機械可動(dòng)部分,可靠性高,裝置簡(jiǎn)單、方便,屬于非接觸量測,且不受液體的粘度、密度等影響,因此多用于藥池、藥罐、排泥水池等的液位量測。但此種方法有一定的盲區,且價(jià)格較貴。
3. 流量量測
流量量測分為兩種,一種用于流量檢測,參與過(guò)程控制,以達到提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平,改善生產(chǎn)工藝條件,提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。另一種用于流量的計量,不僅計量產(chǎn)品的產(chǎn)量,還是供水企業(yè)主要技術(shù)經(jīng)濟指標計算的依據。在供水企業(yè)*主要的8項經(jīng)濟指標中,有3項指標是以流量計量測的數據為基礎的。
流量計的選型應考慮以下因素:
(1)任何型號的流量計都必須有國家計量部門(mén)檢定的證書(shū)方可選用。
(2)流量計本身的壓力損失要小。
(3)根據行業(yè)要求,流量計的準確度應不低于2.5級。
(4)裝置現場(chǎng)條件應滿(mǎn)足所選流量計對直管段的要求。
(5)所選流量計應能適應裝置現場(chǎng)環(huán)境條件如溫度、濕度、電磁干擾等。
(6)所選流量計應能適用于待測的液體介質(zhì)。
目前,在給水工程設計中,采用*多的是電磁流量計和超聲流量計。
a. 電磁流量計
電磁流量計的原理是應用法拉弟電磁感應定律,由傳感器和轉換器組成。
在量測中,液體本身為導體,磁場(chǎng)通過(guò)裝置在管路中的兩個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生。線(xiàn)圈由交流或直流電源勵磁,磁場(chǎng)作用于 管道 內流動(dòng)的液體,在管道中產(chǎn)生一個(gè)與被測流體平均流速V相對應的電壓,且該電壓與流體的流速分布無(wú)關(guān)。
與管道絕緣的兩個(gè)電極監測液體的感應電壓。磁場(chǎng)方向、流體流向及兩個(gè)檢測電極的相對位置三者互相垂直。
電磁流量計的優(yōu)點(diǎn):
(1)量測不受被測液體的溫度、壓力或粘度的影響。
(2)沒(méi)有壓力損失。
(3)能連續量測,量測**度高。
(4)口徑范圍和量測范圍大,量測范圍連續可調。
(5)與流速分布無(wú)關(guān)。
(6)前后直管段較短,前置直管段為5D(D為儀表的直徑),后置直管段為3D。
(7)穩定性好,輸出為標準化信號,可方便地進(jìn)入自控系統。
(8)變送器導管內壁有襯里材料,具備良好的耐腐、耐磨性。
(9)轉換器體積小,消耗功率小,抗干擾性能強,便于現場(chǎng)觀(guān)察。
應用于水處理系統的電磁流量計的襯里材料多選用氯丁橡膠,因其有較好的耐磨性。裝置時(shí)應注意遠離外界的電磁場(chǎng)源,以免影響傳感器的工作磁場(chǎng)及流量信號,傳感器水平裝置時(shí),要求兩個(gè)電極的中心軸線(xiàn)處于水平狀態(tài),防止顆粒雜質(zhì)沉積,影響電極工作。量測管內應為滿(mǎn)管,不允許大量氣泡通過(guò)傳感器,當不能滿(mǎn)足條件時(shí),應采取相應措施。
為使儀表可靠地工作,提高量測**度,不受外界寄生電勢的干擾,傳感器應有良好的單獨接地線(xiàn),且接地電阻應小于10Ω,尤其是裝置在陰極保護管道上時(shí)。如在天津水源廠(chǎng)出廠(chǎng)干管上裝置的電磁流量計,由于管道采用了陰極保護,防護電解腐蝕的管道內壁和外壁之間是絕緣的,被測介質(zhì)沒(méi)有接地電位,所以,將傳感器接地環(huán)裝在傳感器的兩個(gè)端面上,與連接管道的法蘭絕緣。傳感器與接地環(huán)用接地線(xiàn)相連,并引至接地極。管道法蘭之間用電纜相連但不連到傳感器上。法蘭連接螺栓用絕緣襯套和墊圈隔離。該電磁流量計自投產(chǎn)使用以來(lái),效果一直較好。
轉換器應裝置在符合其防護等級要求的場(chǎng)所,在滿(mǎn)足裝置環(huán)境、使用要求的前提下,轉換器與傳感器之間的距離和連接電纜越短越好,以節約投資,減少可能產(chǎn)生的強電信號的干擾。
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