【導(dǎo)讀】導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝。為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)。人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。了設(shè)計(jì),對(duì)系統(tǒng)的組成以及功能的實(shí)現(xiàn)作了初步的探討。采用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了水。處理過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、顯示、存盤及歷史數(shù)據(jù)回放等功能。Keywords：water；producttingprocess；self-control；MCGS

　　

【正文】 作方便，成本較低，適用的 pH 值范圍為 5~9，其范圍較廣，并且適應(yīng)低溫、高色度水的處理。 由于本設(shè)計(jì)中以黃河水為原水，并且是北方的水廠，所以溫度較低，色度較高，所以選用聚合氯化鋁，成本不僅低并且能夠達(dá)到工藝要求。 其次是投藥過(guò)程中所涉及的控制系統(tǒng)，其中，首 先是將 聚合氯化鋁 配成一定濃度溶液，在配溶液的過(guò)程中，第一，控制的是混合器的液位，選用的是單閉環(huán)控制，而在此配合的過(guò)程中，為了使溶液濃度一定，應(yīng)使稀釋水和藥的投加量成比例加入，并進(jìn)行不斷的攪拌，使其混合（如圖 所示）。 第二，在配溶液的過(guò)程中還應(yīng)有比值控制，即以加藥量隨著稀釋水的流量變化而變化。其次是藥物混合液的投加，由于藥物混合液的投加是隨著原水流量而變，所以，此處選用比值控制（如圖 所示 ），從而達(dá)到控制效果。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） LTLCFC稀釋水FTK藥SC115116117118119M 圖 配藥 控制系統(tǒng)圖 絮凝劑工藝水1FI111FT1KFC22FT112113114 圖 加藥控制系統(tǒng)圖 加藥系統(tǒng) 測(cè)控儀表選型 該測(cè)控系統(tǒng)包括一個(gè)串接控制系統(tǒng)、兩個(gè)比值控制系統(tǒng)。這三個(gè)控制系統(tǒng)，共涉及工藝參數(shù)三個(gè)（流量、液位、速度），其控制方框圖分別如圖 、圖 和圖 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 主 調(diào) 節(jié) 器 副 調(diào) 節(jié) 器 調(diào) 節(jié) 閥 稀 釋 水 管 道副 測(cè) 量 變 送液 位流 量主 測(cè) 量 變 送 圖 液位流量串接控制 測(cè) 量 變 送稀 釋 水 流 量比 值 器調(diào) 節(jié) 器+電 機(jī) 傳 送 帶 圖 配 藥開(kāi)環(huán)比值控制 測(cè) 量 變 送原 水 流 量比 值 器調(diào) 節(jié) 器+控 制 閥 溶 液 管 道測(cè) 量 變 送溶 液 流 量 圖 加藥 流量單閉環(huán)比值控制 在這些控制 系統(tǒng)中，涉及到了兩個(gè)工藝過(guò)程參數(shù)，即流量、 液位，具體有液位的檢測(cè)、原水流量的檢測(cè)、稀釋水流量檢測(cè)以及控制、溶液管道流量檢測(cè)以及控制。在這些檢測(cè)和控制中，關(guān)于儀表選型等，如下所述。 （ 1） 流量檢測(cè)儀 測(cè)定流量用的儀表叫做流量計(jì)，它是水廠進(jìn)行生產(chǎn)管理、計(jì)量和經(jīng)濟(jì)核算的必須儀表。水廠中使用的水和藥劑的流量計(jì)類型非常多，在費(fèi)用、可靠性、精確度和維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 等 方面各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 對(duì)于流量計(jì)形式的選擇，要考慮本身水頭損失小，耗能也小，價(jià)格適宜，經(jīng)久耐用，計(jì)量準(zhǔn)確和穩(wěn)定可靠，類型不要過(guò)多以便于維修。 流量計(jì)有不同形式，有些只能指示某一瞬時(shí)的流量，有些可以指出一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)流量，也就是在該段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的總水量。 水廠使用的流量計(jì)大致有文氏管流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、插入式渦輪、渦街流量計(jì)等，分述如下 ： ① 差壓流量計(jì) 差壓（ DP）流量計(jì)是根據(jù)管道中的流量和節(jié)流裝置倆側(cè)壓力差的平方根成正比的原理來(lái)測(cè)定流量，節(jié)流裝置有文丘里管、孔板和噴嘴等。 差壓式流量計(jì)由節(jié)流 裝置量出壓差，差壓變送器把壓差轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，運(yùn)算器計(jì)算流量，然后在顯示器中顯示流量值。所有差壓流量計(jì)所測(cè)的流量，由變送器發(fā)出 4~20mA的直流電（ DC）信號(hào)，通過(guò)電子裝置轉(zhuǎn)換為流量讀出。新型的差壓變送器采用微處理器，有很高的精確度。差壓式流量計(jì)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格較低。 ② 電磁流量計(jì) 電磁流量計(jì)可用于測(cè)定含有大量懸浮固體的水，或適用于在很大流量范圍內(nèi)有高測(cè)量精度要求時(shí)。只要水的電導(dǎo)率大于 5— 20181。S/cm,測(cè)量值更不受水壓、溫度、黏度、密度和電導(dǎo)率的影響。 電磁流量計(jì)是根據(jù)管道中的流速來(lái)測(cè)定流量，在管道 內(nèi)裝一對(duì)電極，使管道在磁場(chǎng)作用范圍內(nèi)，能導(dǎo)電的水在管中流過(guò)時(shí)，切割磁場(chǎng)的磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)和平均流速承正比，電勢(shì)通過(guò)電極引出。流量大則感應(yīng)電勢(shì)高，流量小感應(yīng)電勢(shì)低，測(cè)定電勢(shì)就可知道管中水的瞬時(shí)體積流量。 電磁流量計(jì)的傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器（放大器）配套使用，倆者的安裝距離有一定要求。傳感器安裝在管道上，將管中的流量轉(zhuǎn)化為交流的毫伏級(jí)信號(hào)，轉(zhuǎn)換器將信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成 10mA 直流電信號(hào)輸出，配套的其他儀表可進(jìn)行記錄和控制。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 電磁流量計(jì)的傳感器所發(fā)出的流量信號(hào)很小，為減少干擾信號(hào)，應(yīng)有接地線，接地線用直徑 1~2mm 的銅絲，埋在深度至少 1m 的地下接地棒上，不允許把地線接在公共地線或自來(lái)水管上。在傳感器附近不應(yīng)有電力設(shè)備和其他強(qiáng)磁場(chǎng)，也不要在連接管道上進(jìn)行電焊，以免影響儀表正常工作。測(cè)量時(shí)管道內(nèi)必須滿流。長(zhǎng)期使用后，管道內(nèi)壁會(huì)結(jié)垢，必須定期清洗。傳感器水平安裝時(shí)應(yīng)低于連接管道，垂直安裝時(shí)水流方向應(yīng)從下向上，否則會(huì)有很大的干擾信號(hào)，甚至不能使用。測(cè)量點(diǎn)前后應(yīng)有直管段，上游應(yīng)不小于5D（管道直徑），下游不小于 2D。從傳感器引出的信號(hào)線不能和電源線平行，也不能穿在同一根鐵管內(nèi)。 電磁流量計(jì)具有精度高、所測(cè)流量范圍大、沒(méi) 有插入管道的零件，局部水頭損失小、安裝方便且不考慮直管段等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格隨口徑增大而成倍增加。電磁流量計(jì)的直徑可等于或小于管道直徑。當(dāng)管道內(nèi)流速小于 ，流速大于 3m/s 時(shí)會(huì)增加水頭損失和管道磨損。 ③ 超聲波流量計(jì) 超聲波流量計(jì)在給水行業(yè)大口徑管道上用的較多，形式也很多，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、量程大、無(wú)水頭損失、照價(jià)不因管徑加大而增加且安裝方便。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故障排除困難，抗干擾性差，對(duì)安裝地點(diǎn)的環(huán)境要求高。 另外， 超聲波流量計(jì) 大多使用微處理機(jī)，根據(jù)菜單提示，按順序輸入所測(cè)管道管徑 、管材、內(nèi)襯材料厚度、所測(cè)介質(zhì)，安裝好傳感器，流量計(jì)會(huì)自動(dòng)處理，顯示流量、流速。超聲波流量 不應(yīng)在多煙塵雜質(zhì)、濕度較高、太陽(yáng)光直射的環(huán)境下使用。 流量測(cè)量分為兩種，一種用于流量檢測(cè)，參與過(guò)程控制，以達(dá)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(jì)量，不僅計(jì)量產(chǎn)品的產(chǎn)量，還是供水企業(yè)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算的依據(jù)。在供水企業(yè)最主要的 8 項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中，有 3 項(xiàng)指標(biāo)是以流量計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。 流量計(jì)的選型應(yīng)考慮以下因素： ① 任何型號(hào)的流量計(jì)都必須有國(guó)家計(jì)量部門檢定的內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 證書方可選用 ； ② 流量計(jì)本身的壓力損失要小 ； ③ 根據(jù)行業(yè)要求，流量計(jì)的準(zhǔn)確度應(yīng)不低于 級(jí) ； ④ 安裝現(xiàn)場(chǎng)條件應(yīng)滿足所選流量計(jì)對(duì)直管段的要求 ； ⑤ 所選流量計(jì)應(yīng)能適應(yīng)安裝現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件如溫度、濕度、電磁干擾等 ； ⑥ 所選流量計(jì)應(yīng)能適用于待測(cè)的液體介質(zhì)。目前，在給水工程設(shè)計(jì)中，采用最多的是電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)。 （ 2） 液位檢測(cè)儀 選擇 液位計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：①測(cè)量對(duì)象，如被測(cè)介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)，以及工作壓力和溫度、安裝條件、液位變化的速度等；②測(cè)量和控制要求，如測(cè)量范圍、測(cè)量（或控制）精度、顯示方式、現(xiàn)場(chǎng)指示、遠(yuǎn)距離指示、與計(jì)算機(jī)接口 、安全防腐、可靠性及施工方便性。 水處理中常用的液位計(jì)及選型要點(diǎn)如下： ①浮球式液位計(jì) 在液體中放入一個(gè)空心的浮球，當(dāng)液位變化時(shí)，浮球產(chǎn)生與液位相同的位移?？捎脵C(jī)械或電的方法測(cè)得浮球的位移，其精確度為 177。（ 1~2） %，這種液位計(jì)不適用于高粘度的液體，其輸出端有開(kāi)關(guān)控制和連續(xù)輸出。在自來(lái)水廠設(shè)計(jì)中，多將此種液位計(jì)用于集水井測(cè)量以控制排水泵的自動(dòng)開(kāi)停。 ② 超聲波液位計(jì) 超聲波水位傳感器是非接觸型，根據(jù)超聲波發(fā)射和從液面接受的時(shí)間確定液位高度，其精確度為 177。%。 這種液位計(jì)無(wú)機(jī)械可動(dòng)部分，可靠性高，安裝簡(jiǎn)單、方 便，屬于非接觸測(cè)量，且不受液體的粘度、密度影響，因此多用于藥池、藥罐、排泥水池等的液位測(cè)量。但此種方法有一定的盲區(qū)，且價(jià)格較貴。 ③ 差壓式液位計(jì) 差壓式液位計(jì)可用于高位水池的水位連續(xù)測(cè)量，精確度要求高時(shí)可用差壓式智能變內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 送器。它安裝在最低水位以下，引流管應(yīng)位于水流干擾較少之處。 ④ 電容式液位計(jì) 在容器內(nèi)插入電極，當(dāng)液位變化時(shí)，電極內(nèi)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(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)化的直流電信號(hào)。其精確度為177。（ ~2） %。 電容式液位計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn) :傳感器無(wú)機(jī)械可動(dòng)部分， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠；精確度高；檢測(cè)端消耗電能小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，維護(hù)方便，壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是被測(cè)液體的介電常數(shù)不穩(wěn)定會(huì)引起誤差。電容式液位計(jì)一般用于調(diào)節(jié)池、清水池等的液位測(cè)量。 當(dāng)測(cè)量范圍不超過(guò) 2m 時(shí)，采用棒狀、板狀、同軸電極；當(dāng)測(cè)量范圍超過(guò) 2m 時(shí)，采用纜式電極。當(dāng)被介質(zhì)為水時(shí)，采用帶絕緣層（可用聚乙烯）的電極。 綜上所述，為滿足各方面要求，溶液池液位應(yīng)選用超聲波液位計(jì)；原水箱液位應(yīng)選用差壓式液位計(jì)。 過(guò)濾測(cè)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 因?yàn)楸?設(shè)計(jì) 的過(guò)濾器適用于 自來(lái)水 生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié) —— 過(guò)濾，生產(chǎn)工藝是進(jìn)料、過(guò)濾、清洗介質(zhì)、排污等一個(gè) 系統(tǒng)的流程。 在過(guò)濾過(guò)程中，主要涉及的是濾池內(nèi)流量流速。 過(guò)濾測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 濾池測(cè)控系統(tǒng)主要是濾池內(nèi)流量流速控制，當(dāng)水廠流量變化時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整流量，以保持濾速不變。常用的方法是從濾池進(jìn)水渠發(fā)送水位信號(hào)到 PI 水位控制器，據(jù)控制器的輸出可以調(diào)整每一濾池流量控制器的流量設(shè)定值。水廠流量增加時(shí)，濾池進(jìn)水渠中的水位上升到水位控制器設(shè)定值以上時(shí)，就會(huì)增大水位控制器的輸出，于是提高了濾池流量控制器的設(shè)定值，從而使濾池流量控制閥開(kāi)大。當(dāng)濾池進(jìn)水渠的水位下降，最后使內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 水位誤差下降到零，而水位控制器的積分項(xiàng)保持所增加的流量控制 設(shè)定值。如果渠中的水位在水廠最大流量時(shí)只上升幾厘米，這種情況下水位控制器只能按比例控制。 應(yīng)用積分控制時(shí)，需要適當(dāng)?shù)倪B鎖裝置，使水廠不運(yùn)行時(shí)流量為零，而水廠啟動(dòng)時(shí)為最小流量設(shè)定值。水位控制器的最大流量設(shè)定值必須限制在濾池最高允許濾速范圍內(nèi)。 過(guò)濾反沖洗測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 有下列情況之一時(shí)濾池即需反沖洗：已經(jīng)達(dá)到濾池的最高允許水頭損失、較長(zhǎng)的過(guò)濾運(yùn)行時(shí)間和較高的慮后水渾濁度，或按照預(yù)定的時(shí)間表進(jìn)行沖洗，或根據(jù)操作人員的判斷。 由于投加混凝劑或助濾劑的量不當(dāng)，使濾池的出水渾濁度較高，因此渾濁度和其他的過(guò)濾參數(shù)往往成 為濾池需要反沖洗的依據(jù)。沖洗的過(guò)程已在過(guò)濾一章介紹過(guò)，其順序是關(guān)閉進(jìn)水閥打開(kāi)出水閥使濾池內(nèi)的水位下降，關(guān)閉出水閥，開(kāi)啟放水閥、鼓風(fēng)機(jī)或表面沖洗裝置，進(jìn)氣閥緩慢開(kāi)啟，沖洗泵啟動(dòng)，反沖洗進(jìn)水閥緩慢打開(kāi)，關(guān)閉空氣沖洗或表面沖洗閥，反沖洗泵流量從最低值到最高值， 然 后又回到低 的 流量，關(guān)閉表面沖洗泵，關(guān)閉排水閥，濾池進(jìn)入反沖洗，再關(guān)閉反沖洗閥和沖洗泵，關(guān)閉排水閥，開(kāi)啟進(jìn)、出水閥，然后可以開(kāi)始另一周期的過(guò)濾。 過(guò)濾器控制結(jié)構(gòu)如圖 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） PdT進(jìn)水PI出水PI201202203PdI211 圖 過(guò)濾器控 制 結(jié) 構(gòu) 許多水廠用手工進(jìn)行濾池沖洗，這時(shí)在管廊內(nèi)有控制臺(tái)，可以就近進(jìn)行閥門閉等操作。濾池上安裝反沖洗水濁度儀，可在自動(dòng)控制時(shí)減少?zèng)_洗水量。 可編程序控制器（ PLC）在濾池控制中得到廣泛應(yīng)用。移動(dòng)罩濾池和 V型濾池可根據(jù)運(yùn)行周期或水頭損失決定沖洗，許多 V型濾池以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的自動(dòng)控制。 過(guò)濾及其反沖洗 系統(tǒng) 測(cè)控 儀表選型 在該測(cè)控系統(tǒng)中 ，主要涉及的控制儀表為 差壓變送器 和 差壓 表，所以主要儀表選型為 差壓變送器 和 差壓 表的選型。 差壓變送器根據(jù)以下幾點(diǎn)選型： ① 測(cè)量范圍、需要的精度及測(cè)量功能； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） ② 測(cè)量?jī)x表面對(duì)的環(huán)境，如石油 化工的工業(yè)環(huán)境，有可燃（有毒）和爆炸危險(xiǎn)氣氛的存在，有較高的環(huán)境溫度等； ③ 被測(cè)介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài)，如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、粘稠、易凝固結(jié)晶和氣化等工況； ④ 操作條件的變化，如介質(zhì)溫度、壓力、濃度的變化。有時(shí)還要考慮到從開(kāi)車到參數(shù)達(dá)到正常生產(chǎn)時(shí)，氣相和液相濃度和密度的變化； ⑤ 被測(cè)對(duì)象容器的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、容器內(nèi)的設(shè)備附件及各種進(jìn)出口料管口都要考慮，如塔、溶液槽、反應(yīng)器、鍋爐汽包、立罐、球罐等； ⑥ 其他要求，如環(huán)保及衛(wèi)生等要求； ⑦ 工程儀表選型要有統(tǒng)一的考慮，要求盡可能地減少品種規(guī)格，減少備品備件，以利管理； ⑧ 工藝專利商的具體要求。 ⑨ 實(shí)際的工藝情況： 考慮被測(cè)對(duì)象是屬于哪一類設(shè)備。如槽、罐類，槽的容積較小，測(cè)量范圍不會(huì)太大，罐的容積較大，測(cè)量范圍可能較大；要看介質(zhì)的物化性質(zhì)及潔凈程度，首選常規(guī)的差壓式變送器及浮筒式液位變送器，還要對(duì)接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)進(jìn)行選擇；對(duì)有些懸浮物、泡沫等介質(zhì)可用單法蘭式差壓變送器。有些易析出、易結(jié)晶的用插入式雙法蘭式差壓變送器； 除了測(cè)量方法上和技術(shù)上問(wèn)題外，還有儀表投資問(wèn)題。 綜上所述， 變送器 的選型，從技術(shù)上要可行，經(jīng)濟(jì)上要合理，管理上要方便。 膜處理測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 膜污染是指處理廢 水中的微粒、膠體粒子或溶解性大分子物質(zhì)與膜表面發(fā)生物理化學(xué)作用或因濃差極化使某些溶質(zhì)分子在膜表面及膜孔內(nèi)吸附、沉積，造成膜孔徑變小或堵