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更新時間:2011-08-11
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一首先說下自動化儀表在(zai)水處理系統中的重要(yao)地位
在現代化的净水(shui)廠中,每一個生產(chan)過程总是與相應的儀表及自控(kong)技術有關。儀表能连續(xu)檢測(ce)各工藝參数,根據这些參(can)数的数據進行手動或自動控製,从而(er)协調(diao)供需之間、系(xi)統各組成部分之間(jian)、各水處理工藝之間的關系(xi),以便使各種設備與設施得到(dao)更充(chong)分、合理的使用。同時,由於(yu)檢測儀表測定的数值與設定值可连續進行(xing)比较,发生偏差時,立即進行調整,从而保證(zheng)水處理質量。根據(ju)儀表檢測的參(can)数,能進一(yi)步(bu)自動調節和控製药剂投加量,保證水(shui)泵機組的(de)合理運行,使管理更加科學化,達到經濟運行的目的。由於儀表具有连續檢(jian)測、越限報警的功能(neng),便於及時處(chu)理(li)事故。儀表還是實(shi)現計算機控製的前提条件(jian)。所以在(zai)*水處理系統中,自(zi)動化儀表具有非常重要的作用(yong)。
二 水處理系統常用儀表的分類
給水(shui)工程所用儀(yi)表大致可分為兩大類:一類(lei)屬於监測生(sheng)產過程物理參数的儀表,如(ru)檢測温度、壓力、液位、流量等。这類儀表采用國產表,其性能和質(zhi)量(liang)基本能满足要求。另(ling)一類屬於檢測水質的分析儀表(biao),如(ru)檢測水的浊度(du)、pH值、溶氧含量、余氯、SCD值等。这些儀表在我國发(fa)展比较(jiao)晚,因此,通常(chang)選用(yong)*產(chan)品,从长远觀點看是(shi)比较經濟(ji)、可靠的。
檢測儀表的(de)好坏直接關系到給水自動化(hua)的效果。在(zai)工程設計過程中,从儀表的性能(neng)、質量、价格、備件情况、售后服(fu)務等方面進行反复(fu)比较,我們一般采(cai)用進口儀表和(he)國產儀表相結合的方法。
三 净水廠监控系統的监測(ce)參数(shu)及
1. 净水廠监控系(xi)統的構成模式(shi)
净水廠的监控系統一般由水廠管理層和現場监控層(ceng)兩級系(xi)統構成,按集中管理、分散控製的原則進行监控。在工程設計中,將廠級計算機(ji)系統(即主站)設在水廠中心控製室(shi),各現場监控站(zhan)(即分站)的数量和位置按工藝流程及構筑物(wu)的位置(zhi)、分散程度來定。一般地表水廠現場分(fen)站(zhan)的設置是:進水泵房分站(zhan)、反應(ying)沉淀與加氯加药分站、過滤分(fen)站、送(song)水泵房(fang)及變配電室分站、污(wu)泥處理(li)分站。各(ge)监測儀表的数據均送到計算機系統,可在监控站的(de)工控機(ji)上顯示、控製並(bing)打印、記錄、報警。
2.
a. 進水泵房分站监測參数
水質參数:源水浊度、pH值、水温、溶解氧等。
運行參数:調節(jie)池水位、吸水井水位、源水流量、泵機分電量、泵站总電量等(deng)。
b. 反應沉淀、加氯加药分站
水質參数:沉(chen)淀池出口浊度、滤后(hou)余氯、SCD值。
運行參数:沉(chen)淀池水位(wei)、沉淀(dian)前流量、搅拌罐液位(wei)、药池液位(wei)、药液浓度、沉淀池泥(ni)位。
c. 過滤分站
水質參数:滤后(hou)水浊度、余氯。
運行參数:滤池水位、水头损失、反冲洗水流量、冲(chong)洗水(shui)箱水位。
d. 送(song)水泵房(fang)及變配電室分站
水質參数:出廠(chang)水流(liu)量、余氯。
運行參数:出廠水壓(ya)力、流量、清水池(chi)水位、吸水井水位、交流電壓、交(jiao)流電流、電(dian)量等。
e. 污泥處理分站
運行參数:回流池水位(wei)、水(shui)量、浓縮池水位、回(hui)流水浊度。
四 水處理系統常(chang)用儀表在選型及設計中應注意的問題
1. 儀表選配的一般要求
(1) 響應時間:当對被測量進行(xing)測量時(shi),儀表指示值总要經過一段時間才能顯示出來,这段時(shi)間即為儀表的響應時間。一只儀表能不能盡(jin)快反應出參数變化的(de)情况,是很重要的指標。對水質分析儀表要求的(de)響應時間應不(bu)超過3min。
(2) 度:是指在正常使用(yong)条件下(xia),儀表測量(liang)結果的準確程度(du),误差越小,度越高。
生(sheng)產過程(cheng)物理檢測儀表的度為±1%,水質分析儀表的精1f77確度為±2%(測高(gao)浊水的浊度儀的度為±5%)。
(3)輸出信號:儀表的模(mo)擬輸出應(ying)是4~20mA DC信號,负载能力不小於600Ω。
(4)儀表的防護等級應满足所在(zai)環(huan)境的要求,一般應不低於IP65,用於药剂投加系統的(de)檢測儀表(biao)要求能耐腐蚀。
(5)四線製的儀表電源(yuan)多(duo)為220V AC、50Hz,兩線製的儀表電源為24V DC。
(6)現場监(jian)測儀表宜選用数顯儀。
(7) 為使計(ji)算機能檢測到電壓(ya)互感器和電流互感器的异常信號並報警,設計選配的電壓及電(dian)流變送器的輸入信號應(ying)比電流及電壓互感器大,即分(fen)別為(wei)0~6A及0~120V。
(8) 儀表的工作電源應独(du)立,不應和計算機共(gong)用電源,以保證发生故障和檢修(xiu)時電源互(hu)不干扰,使各自(zi)都能(neng)稳定可靠地運行。
(9)應選擇能够提供可靠服務和有豐富經驗的儀表(biao)生產廠(chang)商。
2. 水位測量
選擇液位計時(shi)應考虑以下因素(su):(1)測量對象,如被(bei)測介質的物理(li)和化學性質,以及工作壓力和温度、安裝条件、液位(wei)變化的(de)速度等;(2)測量和控製要求,如測量範围、測量(或控製)度、顯示方式、現場(chang)指示、远距离指(zhi)示、與計算機的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。
給水工程中常用的液位計(ji)及選型要點如下:
a. 超聲液位計
超聲液位計的傳感(gan)器(qi)由一對发射、接收换能器組成。发射换能器(qi)面對液面发射超(chao)聲波脉冲,超聲波脉冲从液面上反射(she)回來(lai),被接收换能器接收。根據发射至接收的(de)時間可確定傳(chuan)感器與液面之間的距离,即可换算成液位。其(qi)度為(wei)±0.5%。
这種(zhong)液位計无機械可(ke)動部分,可靠性高,安裝簡(jian)單、方便,屬於非(fei)接触測量(liang),且不受液體的粘度(du)、密(mi)度等影(ying)響,因此多(duo)用(yong)於药池、药罐、排泥水(shui)池等的液位測量。但此種方法有一定的盲區(qu),且价(jia)格较貴。
b. 浮球式液位計
在液體中放入一個空心的浮球,当(dang)液位變(bian)化時,浮球將產生與液(ye)位(wei)變化相同的位移。可用機械或電的方法來測得浮球的位移,其(qi)度為(wei)±(1~2)%,这種液位計不適用於高粘度的液(ye)體(ti),其輸出端有開關控製和连續輸出(chu)。
在(zai)净水廠的設(she)計中,多將此種液位計用於集(ji)水井的液位測量以控製排水泵的(de)自動開停。
c. 電容式液位計
在容(rong)器内插入電極(ji),当(dang)液位變(bian)化時,電極内部介質(zhi)改變,電極間(或電極與容器壁之間)的電容也随之變化,该電容量的變化再轉(zhuan)换成標準化的直流電信號(hao)。其(qi)度為(wei)±(0.5~1.5)%。
電容式液位計具(ju)有(you)以下優點:傳感器无(wu)機械(xie)可動部分,結構簡單、可靠;度高;檢(jian)測端消耗(hao)電能小,動態響應快;維護方便,寿命长。缺點是被測液體的介電常数(shu)不稳定會引起误(wu)差。電容式液(ye)位(wei)計一般用於調節池、清水池等的液位測量(liang)。
当測量範围不超過2m時,采(cai)用棒状、板状、同轴電極;当超過(guo)2m時,采(cai)用缆式電極。当被測介質為水時,采用带絕(jue)缘層(可用聚乙烯)的電極。
d. 静壓(或差壓)式液位計
由於液柱的静壓(ya)與(yu)液位成正比,因此利用壓力表測量基(ji)準面上液柱(zhu)的静壓就可測得液位。根據被測介質(zhi)的密度及液體(ti)測量範围計算出壓力或壓差範围,再(zai)選用量程、度等性能(neng)合適的壓力表或差壓表。这種(zhong)液位計(ji)的度為±(0.5~2)%。
3. 流量測量
流量測量分為兩種,一(yi)種用(yong)於流量檢測,參與過程控(kong)製(zhi),以達到提高(gao)生產自動(dong)化水平,改善生產工藝条件,提高產品質量和(he)產量(liang)的目的。另一種用於流量的計量,不仅計量產品的產量,還是供水企業主要技術經濟指標計算的依據。在供(gong)水企(qi)業zui主要的(de)8項經濟指標中,有3項指標是以流量計測量的数據為基礎的。
流量計的選型應考虑以下(xia)因素:
(1)任何型號的流量計都(dou)必须有國家計量部門檢(jian)定的證书方可選用。
(2)流量(liang)計本身的壓力损失要小(xiao)。
(3)根據行業要求,流量計的(de)準確度應不低於2.5級。
(4)安裝現場条件應满足所選流(liu)量計對直管段(duan)的要求。
(5)所選流量計應能適應安裝現場環境条件如温度、湿度、電磁干扰(rao)等。
(6)所選流(liu)量計應能適用於待(dai)測的液體介質。
目前,在給水(shui)工程設計中,采用zui多的是電磁流量計(ji)和(he)超聲流量計。
a. 電磁流量計
電磁流量(liang)計的原理是應用法拉(la)弟電磁感應定律,由傳感器和轉换器組成。
在測量中,液體本身(shen)為导體,磁場通過安裝在管路中的兩個(ge)線圈產生(sheng)。線圈(quan)由交(jiao)流或直流電源勵磁,磁場作用於管道(dao)内流動(dong)的液體,在管道中產生一個與被(bei)測流體平均流速(su)V相對應的電壓,且该(gai)電壓與流體的流(liu)速分布无關。
與管道絕缘的兩(liang)個電極监測液體的感應(ying)電壓。磁場方向、流(liu)體流向及兩個檢測電極的(de)相對位置三者互相垂直。
電磁流量計的優點:
(1)測量不受被測(ce)液體的温度(du)、壓(ya)力或粘度的影(ying)響。
(2)没有壓力损失。
(3)能连續測量,測量度高。
(4)口径範围和測量範围大,測量範围连續可調(diao)。
(5)與流速分布无關。
(6)前(qian)后(hou)直管段较短,前置直(zhi)管段為(wei)5D(D為儀表的直径),后置直管段為3D。
(7)稳定性好,輸(shu)出為標準化信號(hao),可方便地(di)進入自控系統。
(8)變送器导管内壁有衬里材(cai)料(liao),具備良好的耐腐、耐磨性。
(9)轉换器體积小,消耗功率小,抗干扰性能強,便於現場觀察。
應用於(yu)水處理系統(tong)的電磁流量計的衬里材料多選用氯丁橡胶,因其有较好的耐磨(mo)性。安裝時應(ying)注意远离外界的電磁(ci)場源,以免影響傳感(gan)器的工作磁場(chang)及流量信號,傳感器水平安裝時,要求兩(liang)個電極的中心轴線(xian)處於水平状態,防止顆粒(li)雜質(zhi)沉积,影響電極工(gong)作。測(ce)量管内應為满管,不允許大(da)量氣泡通過傳感器(qi),当不(bu)能满足条件時,應采取相應(ying)措施。
為使儀表可靠地工作,提高測量度,不受外界寄(ji)生電勢的(de)干扰,傳感器(qi)應有良好的單独接(jie)地線,且接地電阻應小於10Ω,尤其是安裝在阴極保(bao)護管道上時。如在天津水源廠出廠干管(guan)上安(an)裝的電磁流量計,由於管道采用了阴極保護,防護電解腐蚀(shi)的管道内壁和外壁之間是(shi)絕缘的,被測介質没(mei)有接地電(dian)位,所以,將傳感器接地環裝在傳感(gan)器(qi)的兩個端面上,與连接管道的法蘭絕缘。傳感器與接地環用接地線相连(lian),並引至接(jie)地極。管道法蘭之間用電缆相连但不连到傳感器上。法(fa)蘭连接螺(luo)栓用絕缘衬套和垫圈隔离。该電磁流量計自投產(chan)使用(yong)以來,效果一直(zhi)较(jiao)好。
轉换器應安(an)裝(zhuang)在符合其防護等級要求的場所,在满足安(an)裝環境(jing)、使用要求的前提下,轉换器(qi)與傳感器之間的距离和连接電缆越短越好(hao),以節約投资,减少可(ke)能產生的強電信號的干扰。
b. 超聲流量計
zui近十几(ji)年來,由於電子技術的发展(zhan),超聲流量計才得以應用於流(liu)量測量(liang)。利用超聲流量計進行測量的方法(fa)有(you)很多種,其中较為典型(xing)的是時差法和多普勒法(fa)。净水廠多選用時差法流量計,其方法(fa)是(shi)在測量管道上安裝兩個换能器,因順流與逆流流速差別的影響,測量从(cong)发(fa)射到接收而產生的時間差,據(ju)此測出流速(su)。
超(chao)聲流(liu)量計的主要優點:
(1)安裝維護方便。随着夹裝式傳感器的廣泛(fan)使(shi)用,在安裝和(he)維護超聲流量(liang)計時不需在管道上打孔或切断流量,就可在已存在的應用場合(he)很方便地(di)進行安裝,尤其適用於大口径管道檢測系統。
(2)口径範围大,且价格不受管径影響。
(3)測量可靠性高。
(4)无壓力损失。
(5)不受流體參数影響。
(6)輸出標準化直流信號,可方便地(di)進入自控系統。
選用超聲流量(liang)計要特別注意傳感器的安裝误(wu)差、管道内壁結垢、防(fang)腐層均匀與否,这些因素對測量結果影響很大。另據超聲流(liu)量計的測量原理(li),只有流速分布均匀(yun)時才能保證測量的度,所以在流量(liang)計的上下游要有足够的直管(guan)段,參考各(ge)種资料及流量計的使用手册,要求上游zui少不小於10D,下游大於5D。
由於(yu)為连(lian)續生產,進行(xing)不間断計量是極為重要的,所以(yi)一般安裝於管道上的流量計不能經常拆(chai)卸送檢,一般做法是采用度(du)较(jiao)高的便攜式超聲流量計,按周期送(song)國家認證單(dan)位進行校準,作(zuo)為(wei)企業的標準器具,再用(yong)比對的方式定期檢測在線流(liu)量計。这需要設計人員在設計時應根據使用單位(wei)要求,考虑將來生產管理的需要,预留出(chu)比對測(ce)量的空間,以方便(bian)用戶(hu),即將流量計井做得(de)稍大一些,除安裝(zhuang)固定式(shi)流量計外,還應如圖1所示预留(liu)出便攜式流量(liang)計測量的空間。