【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 024 個(gè)節(jié)點(diǎn) ,這樣便于形成大型的管理與控制信息系統(tǒng)。 過程控制處理的是實(shí)時(shí)信息 ,為了適應(yīng)這方面的需要 ,近年來也出現(xiàn)了一些如動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)和對(duì)象鏈接嵌入 (OLE)的實(shí)用程序 ,而在數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用上 ,則可以用SQL(結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言 )在工廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與各關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)之間建立起所需的聯(lián)系。 向開放式系統(tǒng)發(fā)展 PLC 系統(tǒng)是較早在過程領(lǐng)域發(fā)展起來的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,經(jīng)過幾十年的發(fā)展 ,DeviceNet 在北美和日本比較普遍。而 ProfibusDP 則在歐洲用的比較普遍 ,針對(duì)過程自動(dòng)化 ,ProfibusPA 和 foundation Fieldbus 及 Interbuss 等。在實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)化和開放型的過程中 , 逐 漸 趨 向 于 采 用 UNIXOSE/1,HP UX,Solaris,AIX,Windows NT 這樣的開放式操作系統(tǒng)和視窗技術(shù)。 發(fā)展小型系統(tǒng) 許多主流的 PLC 系統(tǒng)功能強(qiáng)、質(zhì)量好 ,但是價(jià)格也很高。這就使得一些中小企業(yè)在選擇控制設(shè)備時(shí)往往感到為難。集散控制系統(tǒng)向小規(guī)模方向發(fā)展 ,特別是單回路控制器稱為集散系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向 ,通訊功能和人及聯(lián)系能進(jìn)一步加強(qiáng)。 CRT 操作臺(tái)在簡(jiǎn)化操作、減少可能發(fā)生誤操作 及提高操作臺(tái)自身可靠性方面進(jìn)一步取得了進(jìn)展。 媒體技術(shù)將引入控制系統(tǒng) 包括圖像、聲音、觸覺和味覺。目前 ,照片、工業(yè)電視的圖像、過程中產(chǎn)生的聲音已進(jìn)入控制系統(tǒng)。當(dāng)來自過程的電視運(yùn)行圖像給出了過程概貌的直接視覺反饋 ,可以監(jiān)視諸如高壓設(shè)別內(nèi)泄漏電流 (電暈放電 )等。過程的聲音也是相當(dāng)重要的 ,通過一定的轉(zhuǎn)換手段 ,可以將過程聲音引到操作臺(tái)的終端和話筒喇叭上 ,這樣操作員可以聽到故障機(jī)件的聲音 ,幫助辨別故障發(fā)生的位置。另外 ,采用了虛擬的圖像技術(shù) ,栩栩如生的圖像畫面再配上逼真的過程聲音 ,可以使操作員如同身臨現(xiàn)場(chǎng) ,觀察和操作各種設(shè)備 ,完成以前很難完成的事情。可以預(yù)計(jì) ,多媒體技術(shù)引入控制領(lǐng)域?qū)?huì)給該領(lǐng)域帶來一種全新的變化。 第 2 章 控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的分析 V 型濾池工藝過程 濾池有多種型式 ,以石英砂作為濾料的普通濾池使用歷史悠久。在此基礎(chǔ)上 ,人們從不同的工藝角度發(fā)展了其它型式的濾池。 V 型濾池是快濾池的一種形式 ,因?yàn)槠溥M(jìn)水槽形狀呈 V 字形而得名 ,也叫均粒濾料濾池 (其濾料采用均質(zhì)濾料 ,即均粒徑濾料 )、六閥濾池 (各種管路上有六個(gè)主要閥門 )。它是我國(guó)于 20 世紀(jì)80 年代末從法國(guó) Degremont 公司引 進(jìn)的技術(shù)。 V 型濾池采用了較粗、較厚的均勻顆粒的石英砂濾層 。采用了不使濾層膨脹的氣、水同時(shí)反沖洗兼有待濾水的表面掃洗 。采用了氣墊分布空氣和專用的長(zhǎng)柄濾頭進(jìn)行氣、水分配等工藝。它具有出水水質(zhì)好、濾速高、運(yùn)行周期長(zhǎng)、反沖洗效果好、節(jié)能和便于自動(dòng)化管理等特點(diǎn)。 90 年代以來 ,我國(guó)新建的大、中型凈水廠差不多都采用了 V 型濾池這種濾水工藝。 水廠生產(chǎn)的基本工藝可分為加藥、反應(yīng)、沉淀、過濾、消毒、儲(chǔ)存、送水等幾個(gè)相關(guān)過程。其中過濾過程又可分為正常過濾和濾池反沖洗兩個(gè)子過程 ,這兩個(gè)子過程交替運(yùn)行 ,相互之間間隔一定時(shí) 間 (24 H),圖 圖。 圖 21 濾池工藝過程簡(jiǎn)化圖 工作過程 (1)過濾過程 : 所謂濾池的正常過濾過程就是通過濾料層將待濾水去除雜質(zhì)顆粒、細(xì)菌的過程 ,其主要目的是使濾后水的渾濁度達(dá)到國(guó)家飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。 待濾水由進(jìn)水總渠經(jīng)進(jìn)水閥和方孔后 ,溢過堰口再經(jīng)側(cè)孔進(jìn)入被待濾水淹沿的 V 型槽 ,分別經(jīng)槽底均勻的配水孔和 V 型槽堰進(jìn)入濾池。被均質(zhì)濾料濾層過濾的濾后水經(jīng)長(zhǎng)柄濾頭流入底部空間 ,由方孔匯入氣水分配管渠 ,在經(jīng)管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。 (2)反沖洗過程 : 所謂濾池的反沖洗過程 ,就是先后運(yùn)行氣洗、水洗兩種清洗方式去除濾料層中的雜質(zhì) ,是濾池自凈的工藝措施。 關(guān)閉進(jìn)水閥 ,但有一部分進(jìn)水仍從兩側(cè)常開的方孔流入濾池 ,由 V 型槽一側(cè)流向排水渠一側(cè) ,形成表面掃洗。而后開啟排水閥將池面水從排水槽中排出直至濾池水面與 V 型槽頂相平。反沖洗過程常采用“氣沖→氣水同時(shí)反沖→水沖”三步。 氣沖打開進(jìn)氣閥 ,開啟供氣設(shè)備 ,空氣經(jīng)氣水分配渠的上部小孔均勻進(jìn)入濾池底部 ,由長(zhǎng)柄濾頭噴出 ,將濾料表面雜質(zhì)擦洗下來并懸浮于水中 ,被表面掃洗水沖入排水槽。 氣水同時(shí) 反沖洗 在氣沖的同時(shí)啟動(dòng)沖洗水泵 ,打開沖洗水閥 ,反沖洗水也進(jìn)入氣水分配渠 ,氣、水分別經(jīng)小孔和方孔流入濾池底部配水區(qū) ,經(jīng)長(zhǎng)柄濾頭均勻進(jìn)入濾池 ,濾料得到進(jìn)一步?jīng)_洗 ,表掃仍繼續(xù)進(jìn)行 停止氣沖 ,單獨(dú)水沖 表掃仍繼續(xù) ,最后將水中雜質(zhì)全部沖入排水槽。 V 型濾池的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)參數(shù) 濾速可達(dá) 7~20m/h,一般為 ~。 采用單層加厚均粒濾料 ,粒徑一般為 ~, 允許擴(kuò)大到~,不均勻系數(shù) ~ 或 之間。 對(duì)于濾速在 7~20m/h 之間的濾 池 ,其濾層高度在 ~ 之間選用 ,對(duì)于更高的濾速還可相應(yīng)增加。 底部采用帶長(zhǎng)柄濾頭底板的排水系統(tǒng) ,不設(shè)礫石承托層。濾頭采用網(wǎng)狀布置 ,約 55 個(gè) /m2。 反沖洗一般采用氣沖、氣水同時(shí)反沖和水沖三個(gè)過程 ,反沖洗效果好 ,大大節(jié)省反沖洗水量和電耗。氣沖強(qiáng)度為 50~60m3/()(13~16L/),清水沖洗強(qiáng)度為 13~15m3/()(~), 表面掃洗用原水 , 一般為5~8m3/()(~)。 整個(gè)濾料層在深度方向的粒徑 分布基本均勻 ,在反沖洗過程中濾料層不膨脹 ,不發(fā)生水力分級(jí)現(xiàn)象 ,保證深層截污 ,濾層含污能力高。 濾層以上的水深一般大于 ,反沖洗時(shí)水位下降到排水槽頂 ,水深只有 。 綜上所述 ,氣、水反沖洗時(shí) ,由于氣泡的激烈運(yùn)動(dòng)作用 ,大大加強(qiáng)了污物剝落能力及截污能力。在濾池實(shí)際反沖洗時(shí) ,我們觀察到 :當(dāng)反沖時(shí)間約 5 分鐘時(shí)的濾層污物剝落高達(dá) 95%以上 ,因此 V 型濾池的反沖洗效果是肯定的。此外反沖洗時(shí) ,原水通過與反沖洗排水槽相對(duì)的兩個(gè) V 型槽底部的小孔進(jìn)入濾池 ,它掃洗濾層的表面 ,并把濾層反沖上來的污物、雜質(zhì)推向排水 槽 ,同時(shí)掃洗了水平速度等于零的一些地方 ,在這些地方漂起來的砂又重新沉淀下來。此外濾池的表面掃洗 ,還加快了反沖水的漂洗速度 ,用原水養(yǎng)活了反沖洗濾后水用量及電能 ,也節(jié)約了沖洗水量。養(yǎng)活沖洗水量是原水表面清掃的一個(gè)特別優(yōu)點(diǎn) ,事實(shí)上 ,它還起到了在一個(gè)濾池反沖洗時(shí)防止其它濾池在最大輸出負(fù)荷下運(yùn)行的作用。 由于本水廠濾池控制部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含恒水位過濾控制和自動(dòng)反沖洗控制 ,而本濾池的自動(dòng)反沖洗控制只需設(shè)計(jì)出氣、水的反沖洗過程便能夠達(dá)到控制要求 ,故本系統(tǒng)并未對(duì)濾池的表面掃洗技術(shù)進(jìn)行深入的研究與技術(shù)上的實(shí)現(xiàn) ,從而在滿足系統(tǒng)功能的前提下避免了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。 現(xiàn)將濾池的基本的工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖繪制如下圖所示。 圖 22 濾池工藝結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)圖 濾池控制系統(tǒng)的控制任務(wù)及其設(shè)計(jì) 控制任務(wù) 濾池控制系統(tǒng)的控制任務(wù)就是控制過濾、反沖洗和兩者的交替 ,目的就是保證濾后水的濁度符合要求。過濾時(shí)要求維持一 定的濾速 ,這通過控制濾池的液位實(shí)現(xiàn) ,即過濾時(shí)要把液位控制在一定范圍之內(nèi)。當(dāng)過濾進(jìn)行一段時(shí)間后 ,濾料吸收的懸濁物積累到一定數(shù)量 ,對(duì)濾后水濁度的穩(wěn)定有不利影響 ,需要進(jìn)行反沖洗。反沖洗就是對(duì)濾層的清洗 ,需要控制鼓風(fēng)機(jī)、水泵等沖洗設(shè)備 ,以及濾池相關(guān)閥門的開、關(guān)。反沖洗與過濾是交替進(jìn)行的 ,反沖過后進(jìn)入過濾 ,過濾一段時(shí)間后也需要啟動(dòng)反沖洗。反沖洗的啟動(dòng)有兩種方法 :人為命令和控制器依條件判斷是否啟動(dòng)。判斷的條件可以有很多 ,比如 :是否到達(dá)設(shè)定時(shí)間、過濾己經(jīng)進(jìn)行的時(shí)間、水頭損失大小等。更先進(jìn)一些的還可以直接根據(jù)濾池濾后出水的 濁度決定是否反沖洗。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及其組成 濾池的設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)決定了濾后水的水質(zhì)。后者既不會(huì)引起出水突變也不會(huì)波動(dòng)地工作 ,既不會(huì)引起擺動(dòng)也不會(huì)太敏感 ,這些因素可導(dǎo)致清水水質(zhì)惡化及濾池過早穿透 ,此外 ,控制系統(tǒng)必須滿足以下要求 : 濾后水出口的變化緩慢 持續(xù)地控制液位 ,沒有復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)。 在水廠流量的各種變化中 ,限制人為的加入。 控制系統(tǒng)的組成 濾池控制系統(tǒng)一般由受控設(shè)備、電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器和上位機(jī)組成。其中受控設(shè)備可以分為兩部分 :濾池 閥門和反沖洗系統(tǒng)。常見濾池閥門有 :反沖洗閥、氣閥、清水閥、排水閥。 自動(dòng)反沖洗系統(tǒng)的運(yùn)行可分為排水、氣沖洗、氣水混合沖洗、水沖洗和進(jìn)水五個(gè)階段 ,反沖洗各階段運(yùn)行時(shí)間根據(jù)濾池工況預(yù)置到 PLC。系統(tǒng)接到對(duì)某池進(jìn)行反沖洗的指令后進(jìn)入排水階段 ,先關(guān)閉進(jìn)水閥 ,把濾池的水位降至預(yù)置水位 ,然后關(guān)閉出水閥 ,打開排水閥 。排水閥打開以后 ,濾池進(jìn)入氣沖洗階段 ,這時(shí)氣沖計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí) ,排氣閥打開 ,同時(shí)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、風(fēng)機(jī)出口打開