【正文】 這個(gè)小電流經(jīng)過儀器電路的放大和溫度補(bǔ)償被還原成余氯值，通過LCD顯示出來，同時(shí)輸出一個(gè)與余氯含量成正比的4~20mA DC直流信號(hào)[11]。⑷ 水射器水射器用于為真空加氯機(jī)形成高真空，它們通過ABS工程塑料管和止回閥與加氯機(jī)相接。其內(nèi)部的真空節(jié)流閥調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，將氣源送出的氯氣進(jìn)行由正壓到負(fù)壓的轉(zhuǎn)換，使氯氣在負(fù)壓的狀態(tài)下被安全輸送到投加點(diǎn)，并減少供氣管路中氯氣液化的可能性?，F(xiàn)就液氯消毒過程中的加氯機(jī)做簡(jiǎn)單介紹[11]：① 安全性：在加氯機(jī)的選擇時(shí)，首先要考慮的是機(jī)子的安全可靠性，目前，仍有不少用戶使用轉(zhuǎn)子式正壓加氯機(jī)，雖然它的價(jià)格較低，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材質(zhì)較差，停水停電時(shí)也無法控制氯氣的輸送，所以常常出現(xiàn)氯氣的泄漏，難以有效的保證人身財(cái)產(chǎn)的安全。 后加氯系統(tǒng)方框圖在濾后加氯中，由于清水池進(jìn)水量在變化，氯耗值也在變化，但是余氯值要求控制精度穩(wěn)定，因此要求采用前饋+余氯負(fù)反饋的復(fù)合控制。其控制的數(shù)學(xué)模型如式所示： Ic=KfQs （4—2）式中: Ic——控制器輸出；Kf——比例系數(shù)；Qs——原水瞬時(shí)流量。利用傳感器檢測(cè)的信號(hào)送給比值控制器，并且符合流量與加氯量的控制要求，把輸出信號(hào)送給加氯機(jī)，有加氯機(jī)來控制加氯量的多少。 加氯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，整個(gè)加氯系統(tǒng)的投加工藝為：液氯分裝在8個(gè)大約半噸重的氯瓶中，分為兩組，每4個(gè)氯瓶連接成一組，一用一備，采用自然蒸發(fā)和電阻加熱絲輔助加熱的方式向系統(tǒng)供氣。 江河水源難免會(huì)受到各種有機(jī)物和無機(jī)物的污染，因此加氯量中包括需氯量和余氯量，如果原水中沒有細(xì)菌、氨和有機(jī)物等時(shí)，需氯量為零，加氯量就是剩余氯量，但是天然水源中總有各種污染物，需要消耗一定的氯，水質(zhì)越差需氯量就越大。飲用水加氯消毒可以殺滅絕大部分的腸道細(xì)菌和腸道病毒，但有些病毒耐受能力要強(qiáng)一點(diǎn)，需要過濾才能把一部分病毒殺死[11]。在水處理過程中，一般采用液態(tài)氯作為消毒劑，氯氣的投加方式主要可分為兩種形式：即正壓投加和真空投加。但盡管如此，消毒還是不可缺少的，它是生活飲用水安全、衛(wèi)生的最后保障[16]。⑷ 流量控制器流量控制器是典型的快過程，并且往往具有噪聲。一般來說，一種測(cè)量原理是不能適用于所有情況的，必須充分的研究測(cè)量條件，根據(jù)儀表的價(jià)格、管道的尺寸、被測(cè)流體的特性、被測(cè)流體的狀態(tài)（氣體、液體和蒸汽）。⑶ 原水濁度檢測(cè)測(cè)量原水與濾前水多使用SS6系列表面散射式濁度儀，它是將光束射在液體的表面，測(cè)定來自液面的散射光，避免了光學(xué)系統(tǒng)與水樣直接接觸，消除了清洗流通池時(shí)帶來的信號(hào)丟失。② SCD儀的應(yīng)用目前,國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的SCD儀是美國(guó)米頓羅(MILTON ROY) 公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，如SC5200、SC4200。水中的膠體顆粒主要是帶電的粘土顆粒。而更換柱塞價(jià)格非常昂貴，如果電壓不正常也將直接導(dǎo)致工作直流電的不正常。過程控制系統(tǒng)中廣泛采用4~20mA DC模擬電流信號(hào)作為傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，具有外控功能的計(jì)量泵主要采用這種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)沖程長(zhǎng)度和沖程頻率的調(diào)節(jié)。因?yàn)橐玫焦I(yè)過程的精確數(shù)學(xué)模型是十分困難的；同時(shí)，擾動(dòng)也往往不止特定的一種或數(shù)種，為了保證有更大的適應(yīng)性，因此把前饋控制和反饋控制結(jié)合起來，構(gòu)成前饋—反饋控制系統(tǒng)。如果先將投藥量控制成按原水流量成比例，則混凝有了基本保證，然后再根據(jù)SCD來修正投加量，這樣對(duì)水質(zhì)的控制也可獲得一定效果。目前，國(guó)內(nèi)大中型自來水廠的自動(dòng)化水平越來越高，通過對(duì)給水凈化工藝配套進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性、節(jié)約降耗、優(yōu)質(zhì)供水和提高精確度具有重要意義，并具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。無機(jī)混凝劑品種較少，目前主要是鐵鹽和鋁鹽及其聚合物，在水處理中用的最多。高濁度水對(duì)混凝劑的要求，除了要有較高的聚合度外，還要有一定的分子鏈長(zhǎng)度，以便發(fā)揮較好的吸附架橋作用。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要以黃河水為例。另一方面，凈水的藥劑費(fèi)僅次于電費(fèi)而構(gòu)成制水成本的第二大要素，混凝劑投加量直接影響到制水成本以至水價(jià)。能否使水中的渾濁物質(zhì)聚結(jié)形成具有一定粒度及表面特性的絮凝體，為沉淀或過濾去除創(chuàng)造良好的條件，關(guān)鍵就是混凝效果如何。用積分時(shí)間參數(shù)I決定I動(dòng)作效果的大小。因此P動(dòng)作即是輸出和偏差成比例的操作量。兩者結(jié)合起來就是失速功能。通用變頻器多為開環(huán)方式，也有的機(jī)種利用選件可進(jìn)行PG反饋。非同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電機(jī)。在PLC的輸出端，為了防止出現(xiàn)某臺(tái)電動(dòng)機(jī)既接工頻電，又接變頻電，設(shè)計(jì)了電氣互鎖。如果水壓過低，而變頻器已經(jīng)達(dá)到上限設(shè)定值，變頻器發(fā)出頻率上限的動(dòng)作信號(hào)，PLC啟動(dòng)增泵程序；PLC通過這個(gè)上限信號(hào)將KM1斷開KM2閉合，電機(jī)M1由變頻運(yùn)行變?yōu)楣ゎl運(yùn)行，（即1泵有變頻運(yùn)行變?yōu)楣ゎl運(yùn)行），同時(shí)KM3吸合變頻啟動(dòng)2水泵。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)可以通過自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)上述調(diào)節(jié)。這種控制方式精度低，水壓波動(dòng)較大，是較為傳統(tǒng)的給水技術(shù)。浮子式液位計(jì)的浮標(biāo)置于被測(cè)介質(zhì)中，當(dāng)液位變化時(shí)，浮標(biāo)隨著浮動(dòng)，通過指針便可以直接指示出液位的高度。 清水池液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在清水池池中考慮液位，只要是因?yàn)樵谟脩粲盟吭龃髸r(shí)，防止清水池中的水量不夠用戶的需要，同時(shí)也是防止進(jìn)入清水池的水量過多，造成不必要的麻煩。通常清水池主要起水量調(diào)節(jié)和消毒反應(yīng)器的作用。⑷ PLC控制器在自來水控制系統(tǒng)中，濾池控制系統(tǒng)用PLC進(jìn)行控制。 總之，經(jīng)濟(jì)性不單指產(chǎn)品價(jià)格，而是產(chǎn)品的性能價(jià)格和綜合費(fèi)用價(jià)格比。應(yīng)用于液壓、氣壓控制上，控制油缸、氣缸的狀態(tài)，是用在油路、氣路中的控制元件。沖洗結(jié)束后，過濾重新開始。當(dāng)兩格或兩格以上的濾池到達(dá)反沖洗水位時(shí)，控制裝置根據(jù)各池水位到達(dá)的先后次序按先到先沖的原則，依次對(duì)此部分濾池進(jìn)行反沖洗。關(guān)閉沖洗水支管4和排水管3的閥門。過濾的功效，不僅在于進(jìn)一步降低水的濁度，而且水中有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等將隨水的濁度降低而被部分去除。濾池進(jìn)水的絮凝后顆粒，在電性中和、吸附、架橋等作用下會(huì)黏附在濾料的表面上。變送器的放大倍數(shù)符號(hào)為正?？梢詮V泛應(yīng)用于發(fā)電廠、純凈水廠、自來水廠、生活污水處理廠、飲料廠、環(huán)保部門、工業(yè)用水、制酒行業(yè)及制藥行業(yè)、防疫部門、醫(yī)院等部門的現(xiàn)場(chǎng)在線濁度測(cè)量。任何真正的濁度都必須按這種方式測(cè)量。 排泥控制系統(tǒng)方框圖沉淀池在排泥過程中要求不是很嚴(yán)格,并且要以濁度作為檢測(cè)信號(hào)來控制排污管道的閥門?；炷恋沓氐某鏊疁啙岫纫话阋嗽?0NTU以下，甚至更低[9]。排泥周期過短或者排泥歷時(shí)過長(zhǎng)都會(huì)造成浪費(fèi)[15]。電動(dòng)閥的驅(qū)動(dòng)一般是用電機(jī)，開或關(guān)動(dòng)作完成需要一定時(shí)間的模擬量。液位傳感器的種類很多，按照測(cè)量原理可分為電容式、靜壓式、超聲波式、微波式、光纖式等等。 比例控制器的優(yōu)點(diǎn)：一是簡(jiǎn)單；二是調(diào)整方便。⑶ 電導(dǎo)在線檢測(cè)[11]由于電解質(zhì)在水溶液中以帶電離子的形式存在，因此溶液具有導(dǎo)電的性質(zhì)，其導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱稱為電導(dǎo)度，簡(jiǎn)稱為電導(dǎo)。用電極電位法測(cè)量溶液PH值，可以獲得較準(zhǔn)確的結(jié)果。濁度的高低直接關(guān)系到供水水質(zhì)，它不僅與工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量直接相關(guān)，更影響到人民身體健康。同時(shí)操作器接收位置發(fā)送器的反饋信號(hào)，并將其傳遞給伺服放大器。⑶ 液位控制系統(tǒng)接線圖根據(jù)反應(yīng)池液位控制系統(tǒng)的原理，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)物接線圖。采用三個(gè)水泵為一組，并且由接觸器來連接控制。加藥控制系統(tǒng)將在第四章中做詳細(xì)的介紹，在此只介紹液位控制系統(tǒng)。最后，經(jīng)過多重處理的符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)的出廠水供給廣大市民飲用。絕大部分的泥粒、雜質(zhì)等懸浮顆粒和礬花將依靠重力作用，從水中分離出來并沉淀于池底，因此水將變的清澈。各個(gè)環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)、相互協(xié)調(diào)，最終生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的生活用水[21]。在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要進(jìn)行自來水廠自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。例如在加氯控制系統(tǒng)中，可以根據(jù)出水的水質(zhì)情況來控制加氯量的多少，根據(jù)余氯儀檢測(cè)出水的余氯的含量，來對(duì)投加氯進(jìn)行合理的控制，使之符合標(biāo)準(zhǔn)。因此，在我國(guó)要求建設(shè)現(xiàn)代化先進(jìn)水平的自來水廠，這對(duì)于提高供水水質(zhì)、保障人們健康、提高生活質(zhì)量和推動(dòng)給水工業(yè)發(fā)展都有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 automatic detection。水處理控制技術(shù)是保證供水水質(zhì)的關(guān)鍵，其中重要的控制系統(tǒng)主要包括加藥控制和加氯控制。加藥控制是綜合考慮取水量和原水濁度的復(fù)合加藥控制方案。 automatic control。同時(shí)，隨著我國(guó)加入世界貿(mào)易組織，給水工業(yè)與世界接軌之勢(shì)已不可阻擋，為適應(yīng)在此領(lǐng)域中的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，建設(shè)現(xiàn)代化先進(jìn)水平的自來水廠也是十分必要的。⑵ 能耗優(yōu)化水廠是耗能大戶。在了解自來水廠生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究自來水廠的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)以及自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，根據(jù)要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的水質(zhì)檢測(cè)和過程控制系統(tǒng)，使自來水廠的出水水質(zhì)符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。 自來水處理工藝流程自來水廠的任務(wù)就是對(duì)原水進(jìn)行加工處理，使水質(zhì)符合生活或部分工業(yè)用水的各種要求。但是要使渾濁度和其他水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，只是沉淀是不夠的，任何一個(gè)取用地表水的水廠，濾池是決不可能省的。水廠的工藝環(huán)節(jié)眾多，不可能都詳細(xì)地介紹。液位控制是根據(jù)反應(yīng)池的水位高低進(jìn)行控制的，而反應(yīng)池的水位高低又與一級(jí)泵房的送水量有關(guān)，故在此也對(duì)一級(jí)泵房進(jìn)行介紹。由變頻器來改變水泵的轉(zhuǎn)速，根據(jù)用戶用水的多少，以一定的水壓力向自來水廠輸送原水，使輸送給自來水廠的原水符合控制系統(tǒng)的要求。具體接線參考附錄B。 反應(yīng)池測(cè)控儀表選型反應(yīng)池控制過程中的主要檢測(cè)參數(shù)有濁度、PH值、電導(dǎo)率和液位等。降低水濁度，最大限度地提高制水質(zhì)量，是保障人民健康所急需解決的問題。② PH值測(cè)量?jī)x表PH測(cè)量?jī)x表包括PH計(jì)和PH變送器（也稱工業(yè)PH計(jì)）。測(cè)定水的電導(dǎo)，可以了解水被雜質(zhì)污染的程度，電導(dǎo)率是水質(zhì)監(jiān)測(cè)的常規(guī)項(xiàng)目之一。比例控制器多用于就地控制和允許有余差存在的場(chǎng)合，因?yàn)榉磻?yīng)池中的液位控制系統(tǒng)不需要嚴(yán)格的控制，只要反應(yīng)池不滿溢或抽干，比例控制器就是特別適用的。從自來水的反應(yīng)池的基本情況來看，選擇電容式液位傳感器比較合適。可以做調(diào)節(jié)，比較耐電壓沖擊。排泥控制的基本內(nèi)容就是根據(jù)池內(nèi)積泥量的多少，來決定排泥的周期排泥的歷時(shí)等等。平流式沉淀池為矩形水池，上部為沉淀區(qū)，下部為污泥區(qū)，池前部有進(jìn)水區(qū)，池后部有出水區(qū)。因此可采用開環(huán)控制系統(tǒng)，若系統(tǒng)的輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用不產(chǎn)生影響（即無檢測(cè)反饋單元），則稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。濁度計(jì)既適用于野外和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的測(cè)量，也適用于全天候的連續(xù)監(jiān)測(cè)。 濁度計(jì)具有可靠的定位結(jié)構(gòu)及高精度光路系統(tǒng)，響應(yīng)速度快，測(cè)量準(zhǔn)確； 4~20mA 信號(hào)輸出， 儀器能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。根據(jù)開環(huán)放大倍數(shù)為負(fù)的要求，因此控制器采用正作用。當(dāng)濾料層空隙中截留了大量雜質(zhì)，孔隙堵塞嚴(yán)重時(shí)還有機(jī)械隔濾作用可以去除雜質(zhì)[20]。至于殘留于濾后水中的細(xì)菌、病毒等在失去渾濁物的保護(hù)和依附時(shí)，在濾后消毒過程中也將容易被殺滅，這就為濾后消毒創(chuàng)造了條件。渾水就經(jīng)進(jìn)水總管進(jìn)入進(jìn)水支管，并經(jīng)渾水渠進(jìn)入濾池。為保證沖洗強(qiáng)度，反沖洗從水位到達(dá)設(shè)定值開始計(jì)時(shí)，并保證每次只沖洗一格。 濾池測(cè)控儀表選型⑴ 水位檢測(cè)裝置[11] 水位檢測(cè)裝置采用干簧浮球液位計(jì)。其作用就像電氣中的接觸器一樣。 ⑶ 濾后濁度檢測(cè)在濾后水及出廠水的檢測(cè)中，一般采用1720D系列濁度儀。根據(jù)濾池控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，因此選用S7—200CPU212，它有8個(gè)輸入點(diǎn)，6個(gè)輸出點(diǎn)，可以擴(kuò)展模塊2個(gè)。但隨著近幾年對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)的重視，清水池作為保證管網(wǎng)水質(zhì)的一個(gè)處理單元的重要作用越來越明顯。雖然清水池一般是在地下修建，并且是密封的，但是每個(gè)清水池在它的頂部都留有開口，供流量計(jì)的測(cè)量所用。浮子式液位計(jì)具有連續(xù)測(cè)量液位的功能，測(cè)量精度為1%，屬于本安儀表，并且使用于遠(yuǎn)傳信號(hào)[11]。⑵ 定值控制系統(tǒng)。它由電機(jī)泵組、壓力傳感器、控制柜等組成，控制柜由PLC控制器、變頻器、自動(dòng)切換裝置等組成。此時(shí)電動(dòng)機(jī)M1工頻運(yùn)行，M2變頻運(yùn)行。比如在控制M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器KMKM0線圈中，分別串入了對(duì)方的常閉觸點(diǎn)形成電氣互鎖。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。頻率下降時(shí)完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。開環(huán)時(shí)，變頻器即使輸出給定頻率，電機(jī)在帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)(1%~5%)變動(dòng)。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動(dòng)機(jī)變?yōu)榉峭诫妱?dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，作為制動(dòng)器而工作，這就叫作再生（電氣）制動(dòng)。H22為 P增益，設(shè)定范圍為：~，在實(shí)際應(yīng)用中。積分時(shí)間大時(shí)，反應(yīng)遲緩，另外，對(duì)外部的控制能力變差，積分時(shí)間小時(shí)，反應(yīng)速度快，過小時(shí)，將發(fā)生振蕩。在工藝一定的條件下，混凝效果由混凝劑的投加情況所決定。因此，在保證處理效果的前提下，節(jié)約混凝劑的消耗，是降低成本的重要措施，經(jīng)濟(jì)意義十分重大。1967年8月平均含砂量為622kg/m3，8月1日的日平均含砂量高達(dá)1090kg/ m3[8]。因此，在高濁度水處理中通常使用以吸附架橋作用為主的高分子絮凝劑。有機(jī)混凝劑品種很多，主要是高分子物質(zhì)，但在水處理中的應(yīng)用比無機(jī)的少。在自來水自動(dòng)化運(yùn)行中投加混凝劑的自動(dòng)控制是生產(chǎn)和水質(zhì)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，自動(dòng)加礬（ALSO4）系統(tǒng)就是完成混凝劑的投加。根據(jù)此設(shè)想，本方案以SCD為主要參數(shù)形成負(fù)反饋控制的外環(huán)，以原水流量和投藥濃度為參考值形成前饋控制模型，對(duì)于沖程和速度都能調(diào)節(jié)的計(jì)量泵可組成加藥控制系統(tǒng)。前饋克服主要擾動(dòng)的影響，反饋控制克服其余擾動(dòng)及前饋補(bǔ)償不完全部分。位置伺服機(jī)構(gòu)是為實(shí)現(xiàn)沖程長(zhǎng)度調(diào)節(jié)的。另外，由于大幅來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，柱塞泵的工作脈動(dòng)很大，使得流量不穩(wěn)定。膠粒間的靜電斥力、膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)及膠粒表面的水化作用，使得膠粒具有分散穩(wěn)定性，三者之中靜電斥力最大。SCD儀是目前唯一一種在線監(jiān)控混凝效果的儀表。SS6系列的測(cè)量范圍為0~9999NTU，一般地表水廠的原水均在此范圍內(nèi)。流量計(jì)的測(cè)量范圍以及所要求的精確度來選擇流量計(jì)。對(duì)這種過程，宜用PI控制器，且比例度要大，積分時(shí)間可小。水的消毒方法很