水厂脉冲澄清池排泥的自动控制

葛新
(胜利油田供水公司 耿井水厂，山东 东营 257094）

　　摘要：脉冲澄清池手动排泥不及时，影响澄清池的正常运行，针对该问题结合实际，水厂采用了自动控制排泥技术。在脉冲澄清池自动控制系统中监控主机、通信网络、PLC和应用软件实现可靠性技术设计， 实现了定时排泥和自控排泥两种方法排泥。
　　关键词：水厂；计算机应用；澄清池
　　中图分类号：TU991.62　　 文献标识码：B　　 文章编号：1009—2455(2004)05—0032—03

　　耿井水厂日供水20×10⁴m，，担负着胜利油田大部分区域生活饮用水的供水任务。工艺中采用了脉冲澄清池，由于脉冲澄清池对水质、水量变化比较敏感，操作管理要求比较高。在澄清池的运行管理中，及时排泥是主要环节之一。一般水厂的澄清池依靠手动操作排泥，靠人工操作不仅增加了工作人员的劳动强度，而且还会由于人为原因造成排泥滞后，影响出水水质，不利于澄清池的正常运行，为此工程中采用了自动控制排泥技术，该技术在脉冲澄清池的排泥控制方面有新的突破。该项目被国家建设部确定为“九·五”科技攻关项目，城市供水系统监测和自动化系统“十大样板示范工程”之一。

1 控制系统的组成及功能

　　控制系统总体结构采用集散型，由一个中心控制系统、2个PLC监控单元通过高速数据通信链路组成一个由中控室工控机对各环节工况的集中管理分散控制的小型自动监控管理系统(DCS)。具体来说，系统由中控室单元、脉冲澄清池控制单元和数据通信链路三部分组成。现场设备通过PLC采用串行通信传输方式与中央控制室构成有线通信网络。总体结构框图如图1。

1.1 脉冲澄清池控制单元
　　此单元由PLC智能控制终端(A-B-SLC5001套)及其应用软件，1720D浊度连续监测网络，SS6浊度仪，排泥阀及其控制柜等组成。PLC控制单元结构如图2。

　　监控参数共28个，见表1。

表1 监控参数

　　控制单元的功能：
　　①监测澄清池出水浊度及泥水界面层浊度，并实现两种方式的自动排泥。
　　②根据监测的数据控制排泥阀的开启和关闭。
　　③监测原水、出厂水浊度等参数，一旦发现问题，及时作出报警并执行切换程序。
　　④执行中控室发来的各种命令、新参数的设定与执行、控制方式的切换等。
　　⑤由于某种突发因素导致澄清池出水浊度超过允许值(15 NTU)时，系统自动报警并作出按用户要求的相应处理(如强行排泥或增加药液的投加量)。

2 控制排泥的方法

　　控制排泥的方法有两种：即定时排泥和自控排泥。
　　①设定排泥时间(0-8h可调)，按时间设置自动定时排泥，排泥的周期和排泥的起始时间间隔可由经验确定，也可根据对运行数据的分析来确定。
　　②脉冲澄清池的结构特点是泥渣浓缩室为斗型，优点是排泥较均匀，斗坡又利于排泥，因此可以用泥层测厚仪来监示泥斗泥渣的厚度。具体方法是监测澄清池中某一深度的泥水层面浊度，根据测得的泥水层面浊度和由中控室下载得到的澄清池出水浊度数据，通过对运行工况的分析，在保证澄清池出水浊度处于最佳范围的情况下，求得开始排泥的最佳泥水层面浊度值和结束排泥时最合理的泥水层面浊度值，作为SS6浊度仪的设定的排泥上下限。(此设定值可在线修改)。当泥水层面浊度达到上限设定值时，发出开始排泥的预警并延时自动开启排泥自动阀，开始排泥；当泥水层面浊度降到下限设定值时，发出停止排泥的预警，并延时自动关闭电动阀，停止排泥。当澄清池出水浊度达到设定值(<15 NTU的一个实验数据)而排泥条件未满足，发出预警信息，通知现场有关人员采取增加药液投加量或采取其他措施，必要时可对有关参数加以修正。

3 设计中系统特点及几个技术问题的处理

　　①在计算机监控系统结构设计上，引用了比较成熟的PLC技术为基础，PLC是专为满足各种控制场合而设计的，它具有可靠性高、系统配置灵活、调试及维护方便等特点。采用多台PLC控制单元同时工作，各自完成其特定功能的方式，把风险分散。当某一台出现故障时，不影响系统其它功能的完成。
　　②在本系统硬件设计中采用了美国AB公司的PLC可编程控制器。在PLC控制箱内采用电隔离措施，以减少电源干扰。所有仪表设备全部采用美国HACH公司的原装进口产品。仪表具有自诊断功能，如果测试到某仪器或系统不正常时，显示器将显示表示故障原因的误码并记人报警记录。与中控室通讯同样采用了AB公司的高速数据通信链路，并配置了专用屏蔽双绞线电缆，抗干扰性强、频带宽、传输速度快、敷设简单，系统架构方便。
　　③软件由工业组态软件包开发完成。软件采用模块结构，界面友好，可视性强。采用全集成和图示化的开发方式，对于用户而言，在开发过程中基本上可不考虑如何编程的问题，可将精力集中于对过程自动化流程分析、规划和设计上。另外，软件采用分布式结构，可方便组态，接口开放，扩展灵活，具有高效和实用的优点。通讯子模块选用了美国AB公司的软件，该软件连接由于得到了微软公司的直接支持，它在和其它数据处理软件作动态数据交换时有独到之处，既提高了通信的可靠性又增强了系统的灵活性。
　　④在中控机应用软件编程中描绘出了浊度、流量、电压、电流等实时曲线图、直方图。每条曲线都是由某个参数的24h数值组成的，可清楚地表明每日某个参数的高峰、低谷期。为了在同一坐标系表示不同的曲线，各种曲线用不同颜色区分开，清晰可辨。
　　⑤该系统配备了语音技术，可以随时报告工作状况，它由普通话录制合成，固化到文件中，由中控机根据控制单元发来的信息调出声音文件进行报警。
　　⑥由于计算机硬盘是一种大容量的外部存储介质，它面对的用户往往不止1个，正是由于这种开放式的使用使得各个用户的数据变得相当透明，这就违背了用户的意愿。因此，为了保证控制系统的安全性，在中控室采用了一种限制用户使用操作权限的加密方法，它把用户设置成不同的权限值，根据权限值来限制哪些人不能操作，哪些人只能查阅数据，哪些人可以修改数据。在中控机对各控制点需要修改数据或即时控制之前，必须通过权限值对操作员的身份进行验证，验明正确后才允许实施操作。这一点在实际工作中非常重要。

4 系统的初步评价

　　系统连续运行3 a来，实践证明，软硬件完备，工作状况良好。在供水事业的科学管理和经济运行方面，具有一定的价值。
4.1 提高了管理水平
　　使用自动化监控排泥系统代替了人工操作，现可通过自控或定时两种方式进行排泥并能从显示屏幕上看到有关浊度曲线的变化情况，随时掌握浊度值。对关键信号有语音报警，供值班人员及时掌捐设备运行情况，及时发现问题以便保养和检修。
4.2 提高了水质的合格率
　　通过自动排泥系统，实现科学地控制排泥周期，有利于澄清悬浮泥渣层良好地工作，比较稳定的保持澄清池中的泥渣平衡，提高混凝效果，确保澄清池出水浊度控制在要求的范围内，为滤池过滤工艺提供科学的保障，实现水质达标。
4.3 减轻了工人的劳动强度
　　以前值班人员要去现场手动操作，现在可以在机房内监控操作，工作环境好。同时也消除了不安全因素。
4.4 提高了经济效果
　　使用自动化监控系统，每岗减少人员1名，招目前5个岗位、5个班组计算共减少25人，按每人每年工资收入2万元计算，1年可节约50万元。

作者简介：葛新(1970—)，女，山东聊城人，工程师，石油大学计算机专业毕业，电话(0546)8551400，gexin@mail.slof.com。