【正文】 第四節(jié)、供水企業(yè)SCADA系統(tǒng)水廠自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的組成與形式 隨著計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了集中式控制形式．出中心控制室的一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、控制運(yùn)算，然后發(fā)出控制信號(hào)，直接控制被控對(duì)象。由于氯氣危害性很大，因此設(shè)計(jì)加氯及控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全性能必須引起足夠的重視：實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)表明。一般說來，對(duì)于飲用水系統(tǒng)，取樣點(diǎn)與加氯注入點(diǎn)之間的距離應(yīng)十倍于管道的直徑。可以根據(jù)工藝要求選擇確定氯氣投加點(diǎn)，而選擇取樣點(diǎn)時(shí)必須保證氯溶液與待處理水能充分混合，又不產(chǎn)生過長的滯后時(shí)間，以便控制器能及時(shí)地對(duì)加氯工藝進(jìn)行控制。但是這種調(diào)節(jié)方式仍不能解決水質(zhì)迅速變化所產(chǎn)生的問題。前饋反饋復(fù)合環(huán)控制就是按前饋流量比例和余氯反饋進(jìn)行復(fù)合調(diào)節(jié)。采用流量比例控制很難達(dá)到要求。這是保證出廠水滿足衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)要求的把關(guān)環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格控制。 前加氯系統(tǒng)主要目的是殺死水中的微生物或氧化有機(jī)物，對(duì)投加量準(zhǔn)確性要求不高，以采用原水流量進(jìn)行比例投加為好。氯氣投加的自動(dòng)控制 對(duì)于氯氣的自動(dòng)投加控制，按控制系統(tǒng)的形式劃分，可以有以下幾種： 1)流量比例前饋控制：即控制投加量與水流量成一定比例； 2)余氯反饋控制：按照投加以后水中的余氯進(jìn)行反饋控制； 3)復(fù)合環(huán)控制：即按照水流量和余氯進(jìn)行的復(fù)合控制，或雙重余氯串級(jí)控制等， (4)其它控制方式：加以pH值和氧化還原電勢為參數(shù)進(jìn)行控制等。即使管道出現(xiàn)破裂，也不會(huì)出現(xiàn)泄氯現(xiàn)象．具有很好的安全可靠性。同時(shí)，氯氣投加主要依靠經(jīng)驗(yàn)，精度不高，難以保證水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和余氯合格率。傳統(tǒng)的加氯方式多采用正壓投加。為保證沖洗強(qiáng)度，反沖洗時(shí)間從大虹吸形成后開始計(jì)時(shí)，保證每次只沖洗一格。當(dāng)濾池水位上升到反沖洗水位時(shí)，液位檢測裝置發(fā)出反沖洗信號(hào)，控制裝置控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成此格濾池反沖洗過程。下面著重介紹自動(dòng)控制運(yùn)行方式。 1)自動(dòng)控制方式：根據(jù)各格濾池水位(濾池水頭損失)上升到達(dá)反沖洗水位的先后順序進(jìn)行操作，依次控制濾池的反沖洗。虹吸濾池的運(yùn)行控制實(shí)例 以可編程序控制器為核心、以U型氣水切換閥為執(zhí)行元件，進(jìn)行虹吸濾池運(yùn)行的自動(dòng)控制。 反沖洗進(jìn)行的方式有采用各濾池連續(xù)順序進(jìn)行的，也有采用各濾池分別按各自的條件控制、獨(dú)立進(jìn)行反沖洗的。 上述濾池反沖洗的開始與結(jié)束的控制方式可以交叉組合應(yīng)用，也可以將幾種方式共同應(yīng)用，當(dāng)其中的條件之一達(dá)到時(shí)，即應(yīng)當(dāng)開始或結(jié)束反沖洗。連續(xù)檢測濾池反沖洗水的濁度，當(dāng)該濁度降到設(shè)定值時(shí)結(jié)束反沖洗，使濾池投入過濾工況； (2)定時(shí)控制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定濾池工作周期，當(dāng)達(dá)到周期規(guī)定的時(shí)間后開始反沖洗。連續(xù)檢測濾池出水的濁度，當(dāng)濾后水濁度達(dá)到設(shè)定值時(shí)開始反沖洗； (2)濾池水頭損失監(jiān)控?？刂品桨敢鉀Q如何判斷反沖洗開始和反沖洗結(jié)束。在本節(jié)中主要通過——些實(shí)例介紹機(jī)電控制技術(shù)，特別是微電腦智能化控制技術(shù)的應(yīng)用情況。由于各種濾池的構(gòu)造、原理不同，控制內(nèi)容與方法也有差別。工作過程如下：反饋控制系統(tǒng)通過絮凝檢測儀在線連續(xù)檢測已進(jìn)行絮凝反應(yīng)的高濁度水的值，并將信號(hào)傳到控制中心；控制器接收信號(hào)，并與給定的設(shè)定值進(jìn)行比較、判斷，若檢測值R符合系統(tǒng)要求，其偏差在允許的范圍內(nèi)，說明投藥量正常；反之．若檢測值A(chǔ)不在允許的范圍內(nèi)，控制器通過一定的算法指揮變頻器改變投藥泵電機(jī)的電源頻率、進(jìn)而改變投藥泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)投藥量調(diào)整，修正偏差，直到檢測值R符合要求。高濁度水的絮凝過程進(jìn)行迅速，一般只需數(shù)秒或數(shù)十秒時(shí)間即可完成，因此可檢測其絮凝情況并根據(jù)絮凝過程控制投藥量，從而成為新的高濁度水絮凝控制方法， 高濁度水絮凝過程與透光脈動(dòng)值的相關(guān)性1）絮凝劑投加量和遠(yuǎn)光脈動(dòng)值的關(guān)系2）渾液面沉速與透光脈動(dòng)值的關(guān)系3）出水余濁和透光脈動(dòng)值的關(guān)系4）高濁度水透光脈動(dòng)投藥控制系統(tǒng) 高濁度水透光脈動(dòng)投藥控制系統(tǒng)絮凝檢測儀的檢測值可以反映高濁度水渾液面沉速的大小，通過對(duì)檢測值的控制即可實(shí)現(xiàn)混液面沉速的控制，這樣就有一個(gè)方便的確定投藥量的方法，不需要檢測原水含砂量、粒徑組成、流量及原水的其它性質(zhì)，只要檢測加藥絮凝反應(yīng)后的透光脈動(dòng)值一個(gè)參數(shù)，即可控制投藥，保證高濁度水處理運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠。4 透光脈動(dòng)聚凝檢測技術(shù)的應(yīng)用透光脈動(dòng)值能一定程度地反映加藥混凝后水中顆粒雜質(zhì)的絮凝情況．，可以作為控制參數(shù)構(gòu)成反饋控制系統(tǒng)。2) 小滯后系統(tǒng)：可以適應(yīng)水質(zhì)及水量等的突然變化。流動(dòng)電流混凝控制工藝系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)在流動(dòng)電流與混凝工藝相關(guān)性的基礎(chǔ)上，可以建立流動(dòng)電流很凝投藥控制系統(tǒng)工藝流程，該系統(tǒng)主要由檢測、控制、執(zhí)行三大部分組成，流動(dòng)電流檢測器對(duì)加藥后水中膠體電荷進(jìn)行檢測，并經(jīng)信號(hào)處理后將該流動(dòng)電流信號(hào)送至控制器；控制器對(duì)該檢測值與事先設(shè)定的設(shè)定值進(jìn)行比較，并按一定控制策略對(duì)投藥量輸出進(jìn)行調(diào)整，該藥量的調(diào)整通過變頻調(diào)運(yùn)設(shè)備對(duì)投藥泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。3）流動(dòng)電流與混凝效果的相關(guān)性。向水中加入不同量的硫酸鋁，測定水的流動(dòng)電流。流動(dòng)電流與混凝工藝的相關(guān)性1）流動(dòng)電流與動(dòng)電位的相關(guān)性。 流動(dòng)電流法該法以反映膠體荷電特性的另一參數(shù)流動(dòng)電流為因子，控制投藥。操作人員的責(zé)任心與經(jīng)驗(yàn)是制約混凝效果的重要因素。第四章：給水處理系統(tǒng)控制技術(shù)第一節(jié)、混凝投藥單元的控制技術(shù)典型的混凝控制技術(shù)簡介 經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y法 這是最簡單原始的人工方法，又稱“eyeball”，在我國相當(dāng)多的水廠，尤其是中小水廠仍廣泛采用。，可以達(dá)到準(zhǔn)確、嚴(yán)密、安全、可靠。目前的變速運(yùn)行同以往定速運(yùn)行相比，可以節(jié)約能耗10％。4)在運(yùn)行的水泵發(fā)生故障時(shí)，微機(jī)會(huì)自動(dòng)切除故障泵，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。2)在微機(jī)與水泵啟動(dòng)柜之間設(shè)置了轉(zhuǎn)換開關(guān)，一旦微機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障就可脫機(jī)手動(dòng)運(yùn)行，避免出現(xiàn)因?yàn)槲C(jī)故障而影響整個(gè)排水系統(tǒng)運(yùn)行的問題，保證全系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。為了實(shí)現(xiàn)在無人管理的條件下、由微機(jī)自動(dòng)控制泵站的運(yùn)行，還必須在主程序中滿足正常管理工作的各種需要，并且對(duì)泵站可能出現(xiàn)的故障作出正確的判斷和處理。根據(jù)泵站的實(shí)際需要，選擇了“水量平衡與效率優(yōu)選”的控制方案，即在保持泵站進(jìn)出水量基本平衡的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)選，使水泵在較高效率點(diǎn)工作。根據(jù)當(dāng)前污水計(jì)量儀表的水平和泵站的工藝條件、以水位作為控制運(yùn)行的直接參數(shù)，以進(jìn)水位換算的來水量和出進(jìn)水位相減的靜揚(yáng)程作為間接參數(shù)較為可靠，并使用污水流量計(jì)進(jìn)行核對(duì)。為了保證微機(jī)的正常工作，除機(jī)房內(nèi)墻要做金屬屏蔽網(wǎng)，交流電源側(cè)加穩(wěn)壓器、濾波器外，還要在輸出開關(guān)電路采用兩級(jí)繼電器進(jìn)行隔離，使干擾無法串入機(jī)內(nèi)。3)水泵發(fā)生故障時(shí)，微機(jī)要自動(dòng)切除故障泵，啟動(dòng)備用泵，并通過報(bào)警電路發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。經(jīng)過通用接口連接器、寄存器及繼電器驅(qū)動(dòng)后，控制定速水泵啟動(dòng)柜和變速水泵調(diào)速柜的開停。選擇了水泵變速運(yùn)行并且使用微機(jī)控制的方案，1)一次儀表計(jì)量的水位、水量、溫度、電流、電壓等數(shù)據(jù)及各種故障信號(hào)均通過轉(zhuǎn)換器換成電壓模擬唁號(hào)，經(jīng)濾波器送入微機(jī)的A／D電路。此節(jié)通過一個(gè)工程實(shí)例說明這一問題。第三節(jié) 泵站組合運(yùn)行系統(tǒng)控制系統(tǒng)的組成 在污水提升泵站中，使用微機(jī)控制變速與定速水泵組合運(yùn)行，可以保持近水位穩(wěn)定，降低能耗。一般氣壓給水系統(tǒng)的壓力控制點(diǎn)即為氣壓罐內(nèi)的水位檢測裝置，它的位置選擇會(huì)影響到系統(tǒng)的工作特性?，F(xiàn)今恒壓給水系統(tǒng)多采用后一種方式，在后一類中，又可按壓力設(shè)定值的不同分為恒壓控制和變壓控制。但在具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，按壓力控制點(diǎn)位置的不同，又可以分為兩大類：一類是將控制點(diǎn)設(shè)在最不利點(diǎn)處，直接按易不利點(diǎn)水壓進(jìn)行工況調(diào)節(jié)；另一類是將控制點(diǎn)設(shè)于水泵出口，按該點(diǎn)的水壓進(jìn)行工況調(diào)節(jié)，間接地保證最不利點(diǎn)的水壓穩(wěn)定。無論系統(tǒng)用水量有任何變化，均能使供水管網(wǎng)的服務(wù)壓力恒定，大大提高了供水品質(zhì)。設(shè)備電機(jī)在交流變頻調(diào)速器的控制下軟啟動(dòng)，無大啟動(dòng)電流(電機(jī)的啟動(dòng)電流不超過額定流量的110％)，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理。通過前面的分析，可以總結(jié)出變頻調(diào)速恒壓給水技術(shù)有如下特點(diǎn)：(1)高效節(jié)能。當(dāng)某臺(tái)水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定的上限時(shí)．自動(dòng)啟動(dòng)新的水泵投入運(yùn)行，反之，則自動(dòng)減少運(yùn)行水泵的臺(tái)數(shù)。水泵啟動(dòng)后，壓力傳感器向控制器提供控制點(diǎn)的壓力值H。變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)可以通過自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)上述調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速恒壓給水技術(shù) 在給水系統(tǒng)中，用戶用水量的變化反映在水壓上，表現(xiàn)為管網(wǎng)水壓的波動(dòng)?？梢圆捎米冾l調(diào)速等技術(shù)，改變水泵特性，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)。(2)定值控制給水系統(tǒng)。當(dāng)高低水位相差不大、水壓被動(dòng)較小時(shí)，可近似看作恒壓給水系統(tǒng)，如前述的高位水箱給水系統(tǒng)以及氣壓給水系統(tǒng)。(1)雙位控制系統(tǒng)。前面介紹的城市管網(wǎng)供水系統(tǒng)、建筑小區(qū)給水系統(tǒng)等，都屬于這種情況。即一個(gè)泵站內(nèi)只有一至兩臺(tái)水泵變速運(yùn)行，其余水泵為定速運(yùn)行，變速泵與定速泵組合一起工作，通過對(duì)變速泵的調(diào)節(jié)，得到要求的各種工況。5）水泵調(diào)速運(yùn)行的方式以變頻調(diào)速為例，通常以微電腦為控制中心，構(gòu)成水泵的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，最典型的控制系統(tǒng)形式是反饋控制系統(tǒng)，控制中心根據(jù)控制點(diǎn)輸入的信號(hào)(如水壓)與給定值比較，調(diào)節(jié)變頻器的輸出，改變水泵工作電源的頻率，使水泵轉(zhuǎn)速相應(yīng)改變。變頻調(diào)速技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)水泵的“軟啟動(dòng)”，水泵從低頻電源開始運(yùn)轉(zhuǎn)．即由低速下逐漸升速，直至達(dá)到預(yù)定工況，而不是按照常規(guī)一啟動(dòng)就迅速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，軟啟動(dòng)的工作方式對(duì)電網(wǎng)的干擾小，無沖擊電流，也適臺(tái)于在幾臺(tái)水泵之間進(jìn)行頻繁的切換操作：這種啟動(dòng)方式在恒壓供水等情況下有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。變頻調(diào)速是通過變頻調(diào)速器實(shí)現(xiàn)的，它可以將輸入的固定頻率的電源(在我國為50Hz)轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)的電源輸出，供給水泵電機(jī)等需要調(diào)頻的設(shè)備作工作電源。它通過改變水泵工作電源頻率的方式改變水泵的轉(zhuǎn)速：由上式可見，如果均勻地改變電機(jī)定子供電頻率f，則可平滑地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，為了保持調(diào)速時(shí)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩不變，需維持電機(jī)的磁通量恒定。根據(jù)電能反饋的方式，串級(jí)調(diào)速又可分為下列3種形式；1)機(jī)械反饋機(jī)組串級(jí)調(diào)速：2)電氣反饋機(jī)組串級(jí)調(diào)速：3)可控硅串級(jí)調(diào)速。后者是在水泵站應(yīng)用較多的調(diào)速形式。1）水泵調(diào)節(jié)的類型視用途目的不同，水泵調(diào)速的控制參數(shù)也有所不同。前者節(jié)能效益較低，部分多余能量消耗在了閥門上；后者是一種高效節(jié)能的調(diào)節(jié)方式。 水泵的調(diào)速控制給水排水工程中應(yīng)用的水泵多為離心泵。(1)對(duì)水泵的開停雙位控制：按照液位(或壓力值)、流量等參數(shù)的要求，改變每臺(tái)水泵的開、停狀態(tài)或改變水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。由于水泵(或水泵站)都是同管道系統(tǒng)聯(lián)系在一起的，因此事實(shí)上，對(duì)這些系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制都可歸結(jié)為對(duì)水泵工況的調(diào)節(jié)上。