【正文】 制，對(duì)抽水泵進(jìn)行控制。但速度精度的 值 取決 于 PG 本身的精度和變頻器輸出頻率的 精 度。 在 6Hz 以下仍可輸出功率，但根據(jù)電機(jī)溫升和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小等條件，最低使用頻率取 6Hz 左右，此時(shí)電動(dòng)機(jī)可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會(huì)引起嚴(yán)重的發(fā)熱問題。 頻率下降 (低速 )時(shí) ， 如果輸出相同的 功率， 則電流增加 ， 但在轉(zhuǎn)矩一定的條 件下 ，電流幾乎不變。 ⑵ 變頻器 ① 變頻器 原理 變頻器是利用電力半導(dǎo)體 器件的通斷作用將工頻 電源 變換為另一頻率的 電能 控制裝置。 若再次收到下限信號(hào)就斷開 KM KM2，吸合 KM1，只剩 1泵變頻工作。通過調(diào)節(jié)水泵工作電源頻率的方式，改變水泵的轉(zhuǎn)速，從而改變了水泵的工況，構(gòu)成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速及工作水泵臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)恒壓變量供水。 按壓力控制點(diǎn)的設(shè)置位置，還可以將 恒 壓給水控制系統(tǒng)分為泵出口處恒壓控制與用戶最不利點(diǎn)處恒壓控制兩類。按控制精度的高低，恒壓給水控制技術(shù)包括如下兩大類 [11]。 液 位 控 制 器 電 磁 閥 清 水 池液 位 變 送 器s pP Ve池 水 圖 系統(tǒng)方框圖 清水池 測(cè)控 儀表選型 ⑴ 液位計(jì) 清水池水位測(cè)量由于受到被測(cè)被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)和工作條件的影響。其貯水量由水位計(jì)表征，運(yùn)行人員根 據(jù)水位信號(hào)調(diào)節(jié)入口水流量使水位在一定限制內(nèi)運(yùn)行，從而確保工業(yè)水和生活水的連續(xù)供給。反沖洗過程需要在編程時(shí)根據(jù)特定情況設(shè)定一定的時(shí)間，等反沖洗時(shí)間到達(dá)時(shí)就會(huì)關(guān)閉閥門 3 和閥門 4，打開閥門 1 和閥門 2，循環(huán)進(jìn)行下一過程。 1720D 不需要用樣品池，這樣可減少雜散光，提高測(cè)量準(zhǔn)確度。 動(dòng)作頻率要求高時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選直動(dòng)式電磁閥 。 只能開或關(guān) ，開關(guān)時(shí)動(dòng)作時(shí)間短 。沖洗一直進(jìn)行到濾料基本洗干凈為止。過濾周期后期，當(dāng)濾池水位上升到反沖洗水位時(shí)，液位檢測(cè)裝置發(fā)出反沖洗信號(hào)，由控制裝置控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 成此格濾池反沖洗過程。 L T進(jìn) 水 支 管 1P L C排 水 支 管 3SSSS濾 池清 水 支 管 2沖 洗 水支 管 4 圖 濾池控制系統(tǒng)圖 ⑴ 過濾 過濾時(shí)，開啟進(jìn)水支管 1 與清水支管 2 的閥門。濾 后 水濁度必須達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。在濾池中，顆粒介質(zhì)的排列總是上面細(xì)下面粗，濾 料之間的孔隙尺寸也是從上往下越來(lái)越大。變送器的放大倍數(shù)符號(hào)為正。可以廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、純凈水廠、自來(lái)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。 濁 度 控 制 器 電 動(dòng) 控 制 閥 排 泥 管 道沉 淀 池 水 濁 度 圖 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(lái)控制排污管道的閥門。 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)。 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(lái)決定排泥的周期排泥的歷時(shí)等等。 可以做調(diào)節(jié) ， 比較耐電壓沖擊。從自來(lái)水的反應(yīng)池的基本情況來(lái)看，選擇電容式液位傳感器比較合適。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。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。 ② PH 值測(cè)量 儀表 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)）。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。 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。具體接線參考附 錄 B。由變頻器來(lái)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(lái)水廠輸送 原水，使輸送給自來(lái)水廠的原水符合控制系統(tǒng)的要求。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。 水廠的工藝環(huán)節(jié)眾多，不可能都詳細(xì) 地 介紹 。 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。 自來(lái)水處理 工藝 流程 自來(lái) 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。在了解自來(lái)水廠生產(chǎn)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 工藝的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究自來(lái)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(lái)水廠的出水水質(zhì)符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。 ⑵ 能耗優(yōu)化 水廠是耗能大戶。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(lái)水廠也是十分必要的。 automatic control。 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。 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 。 automatic detection。 因此 ， 在我國(guó) 要求 建設(shè) 現(xiàn)代 化 先進(jìn)水平的自來(lái)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。 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(lái)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(lái)對(duì)投加氯進(jìn)行合理的控制， 使之 符合標(biāo)準(zhǔn)。 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要進(jìn)行自來(lái)水廠自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。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]。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(lái)并沉淀于池底，因此水將變的清澈。 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。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)。采用三個(gè)水泵為一組，并且由接觸器來(lái)連接控制。 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。 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。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。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。 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)。 比例控制器的優(yōu)點(diǎn)：一是簡(jiǎn)單；二是調(diào)整方便。 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。 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 。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]?；炷恋沓氐某鏊疁啙岫纫话阋嗽?10NTU以下，甚至更低 [9]。 T B C沉淀池排 泥 管 道sT B T 圖 排泥管道控制系統(tǒng) ⑵ 系統(tǒng)方框圖 濁度控制系統(tǒng)采用開環(huán)控制，其方框圖如圖 所示。這種散射光測(cè)量方法稱作散射法。 濁度計(jì) 用于在線測(cè)量懸浮于不 透明 或透明液體中不溶體顆粒物質(zhì)所產(chǎn)生的光的散射程度，并能定量表征這些懸浮顆粒物質(zhì)的含量。被控對(duì)象為 沉淀 池的濁度 ，當(dāng)閥門開大時(shí)，反應(yīng)池 濁度降低 ，因此被控對(duì)象放大倍數(shù)為 負(fù) 。 濾池測(cè)控 系統(tǒng) 過濾是原水（沉淀水）通過顆粒介質(zhì)（如無(wú)煙煤、石英沙、硅藻土等，總成濾料）以去除水中懸浮雜質(zhì)使水澄清的過程。進(jìn)水濁度一般在10NTU 以下。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 過濾和反沖洗控制 系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 過濾和反沖洗過程利用 PLC 控制各個(gè)閥門的啟動(dòng)，每個(gè)閥門只是利用它們的開和關(guān)兩種狀態(tài)，原理圖如圖 所示。 ⑵ 沖洗 在每格濾池都裝有浮球液位檢測(cè)裝置以檢測(cè)濾池運(yùn)行工況。沖洗廢水進(jìn)入沖洗排水槽，再經(jīng)過一系列裝置排出池外。 ⑵ 電 磁閥 電磁閥 用電磁線圈帶動(dòng)導(dǎo)向閥桿。 環(huán)境中相對(duì)濕度高及有水滴雨淋等場(chǎng)合，應(yīng)選防水電磁閥 。方向的散射光，散射光的量與水樣的濁度成正比。當(dāng)液位達(dá)到一定的位置時(shí)， PLC 使進(jìn)水支管 1 和清水支管 2 關(guān)閉，而使反沖洗水管道 4 和排水閥 3 打開，促使從反沖洗水管道 4 的進(jìn)水能 對(duì)濾池進(jìn)行合理的沖洗。 清水池一般建在地表以下，用混凝土封頂并設(shè)有開口以便清淤或安裝設(shè)備及留作他用。其系統(tǒng)方框圖如圖 所示。 恒壓供水 測(cè) 控系統(tǒng) 恒壓給水系統(tǒng)應(yīng)用廣泛?？梢圆捎米冾l調(diào)速等技術(shù)，改變水泵的特性，對(duì)水泵工況連續(xù)調(diào)節(jié)，將水壓控制在很小的波動(dòng)范圍內(nèi)，這是當(dāng)前先進(jìn)的給水技術(shù)。當(dāng)某臺(tái)水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定的上限時(shí)，由 PLC 自動(dòng)切換新的水泵投入運(yùn)行；反之，則 PLC 自動(dòng)減少運(yùn)行水泵的臺(tái) 數(shù)。 如果變頻器頻率偏低，即壓力過高，輸出的 是 下線信號(hào)， PLC 啟動(dòng)減泵程序，將正在使用的變頻泵切除，將另一臺(tái)工頻泵切換為變頻泵，使 PLC 斷開 KM KM4，接通KM3， 2泵變頻啟動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī) M1 工頻運(yùn)行， M2 變頻運(yùn)行。頻率的檢測(cè)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 信號(hào)通過 FMA 端子送給 PLC，作為 PLC 增泵、減泵控制信號(hào)。這種控制方式多用 于 風(fēng)機(jī)、 泵類節(jié)能型變頻器?？梢圆捎酶鞣N方法實(shí)現(xiàn) ， 有自動(dòng)進(jìn)行的方法、選擇 V/F 模式或調(diào)整電位器等方法。 具有 PG 反饋功能的變頻器，精度有 所 提高。如采用選用件制動(dòng)單元，可以達(dá)到 50%~100%[18]。增益取大時(shí)，反應(yīng)快 ，但過大將產(chǎn)生振蕩；增益取小時(shí)，反應(yīng)遲緩。為了消除偏差，一 般采用增加 I 動(dòng)作的 P+I 控制。若混凝劑投量偏少，膠體雜質(zhì)達(dá)不到應(yīng)有的脫穩(wěn)程度，自然混凝效果不好；相反若投量過多，使膠體表面吸附過量的反電荷，改變電性而使ζ電位重新升高，膠體發(fā)生再穩(wěn)定而不能聚結(jié)，同樣達(dá)不到混凝的目的。所謂混凝控制事實(shí)上主要就是混凝劑投加量的控制 [9]。高濁度水中的大部分泥砂屬粗分散系。 高濁度水混凝以吸附架橋作用為主和絮凝速度快，是有別于常規(guī)濁度混凝的兩個(gè)重要特點(diǎn)。水溫對(duì)加藥量有明顯的影響，冬季加藥量往往比夏季多，有時(shí)甚至高出內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 1~2 倍。 在該項(xiàng)目中 ， 目前國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的 自來(lái) 水廠都使用 SCD 檢測(cè)儀表來(lái)控制投藥量 。 S C D 儀計(jì) 量 泵變 頻 器F T進(jìn) 水 管 道投藥管道出 水 管 道反應(yīng)池 圖 加藥控制系統(tǒng) ⑵ 系統(tǒng)方框圖 加藥控制系統(tǒng)方框圖如圖 所示。這樣，系統(tǒng)即使 在大而頻繁的擾動(dòng)下，依舊可以獲得優(yōu)良的控制品質(zhì)。如果補(bǔ)償?shù)卯?dāng)，對(duì)于某一特定內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 擾動(dòng)，前饋控制系統(tǒng)的品質(zhì)十分理想，明顯優(yōu)于反饋控制系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)中 用原水流量與 SCD 儀 組成前饋 — 反饋 控制 系統(tǒng) 。 要將原水制成高質(zhì)量的自來(lái)水必須精確控制制水過程中要?jiǎng)┑耐都恿?，使加藥量適應(yīng)原水水質(zhì)的改變，控制加量的過程由加藥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。按化學(xué)成分可分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類。常規(guī)濁度水的混凝多以固體顆粒的電中和作用為主，表現(xiàn)為膠體雜質(zhì)的脫穩(wěn)混凝過程，使水中原來(lái)不易下沉的雜質(zhì)聚集成具有一定沉速的絮凝體。因?yàn)槲覀兊靥幇^， 處于黃河邊內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 緣， 人們的生活用水主要是黃河 水。從這個(gè)角度講，也應(yīng)防止混凝劑投加過量。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第四章 加藥、加氯 測(cè) 控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 加 藥 測(cè)控 系統(tǒng) 在國(guó)內(nèi)外的常規(guī)地表水處理工藝中，皆以除濁澄清作為主要目標(biāo)之一，即采用混凝、沉淀（或澄清）、過濾這樣一個(gè)基本工藝。 H23 積分時(shí)間，設(shè)定范圍： 不動(dòng)作， ~3600s。 P 動(dòng)作：操作量（輸出頻率）和偏差之間有比例關(guān)系的動(dòng)作，稱為 P 動(dòng)作。減速時(shí)也是如此。 給所使用的電機(jī)裝置設(shè)速度檢出器 (PG)，將實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進(jìn)行控制的 ，稱為 “ 閉環(huán) ” ，不用 PG 運(yùn)轉(zhuǎn)的就叫作 “ 開環(huán) ” 。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)。 PWM 是 按一定規(guī)律改變脈沖 列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。設(shè)備運(yùn)行示意圖如 圖 所示。 其工作過程 如下： 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)， KM1 閉合， M1 以變頻的方式運(yùn)行。因此，調(diào)節(jié)水泵的工況 ，保證用戶用水水壓的穩(wěn)定，就可以保證用戶用水。當(dāng)高低水位相差不大、水壓波動(dòng)較小時(shí)，可近似看作恒壓給水系統(tǒng)，如 高水位箱給水系統(tǒng)以及氣壓給水系統(tǒng)。 浮子式液位計(jì)是應(yīng)用較早的一種液位計(jì)，由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格便宜，所以至今在許多工業(yè)部門中被廣泛應(yīng)用。 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。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(lái)越明顯。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)