自动化仪表及其相关设备应用在水处理系统中

一自动化仪表在水处理系统中的重要地位
　　在现代化的净水厂中，每一个生产过程总是与相应的仪表及自控技术有关。仪表能连续检测各工艺参数，根据这些参数的数据进行手动或自动控制，从而协调供需之间、系统各组成部分之间、各水处理工艺之间的关系，以便使各种设备与设施得到更充分、合理的使用。同时，由于检测仪表测定的数值与设定值可连续进行比较，发生偏差时，立即进行调整，从而保证水处理质量。根据仪表检测的参数，能进一步自动调节和控制药剂投加量，保证水泵机组的合理运行，使管理更加科学化，达到经济运行的目的。由于仪表具有连续检测、越限报警的功能，便于及时处理事故。仪表还是实现计算机控制的前提条件。所以在先进的水处理系统中，自动化仪表具有非常重要的作用。
　　二水处理系统常用仪表的分类
　　给水工程所用仪表大致可分为两大类：一类属于监测生产过程物理参数的仪表，如检测温度、压力、液位、流量等。这类仪表采用国产表，其性能和质量基本能满足要求。另一类属于检测水质的分析仪表，如检测水的浊度、 pH 值、溶氧含量、余氯、 SCD 值等。这些专用仪表在我国发展比较晚，因此，通常选用国外先进产品，从长远观点看是比较经济、可靠的。
　　检测仪表的好坏直接关系到给水自动化的效果。在工程设计过程中，从仪表的性能、质量、价格、备件情况、售后服务等方面进行反复比较，我们一般采用进口仪表和国产仪表相结合的方法。
　　三净水厂监控系统的构成模式及监测参数
　　1. 净水厂监控系统的构成模式
　　净水厂的监控系统一般由水厂管理层和现场监控层两级系统构成，按集中管理、分散控制的原则进行监控。在工程设计中，将厂级计算机系统（即主站）设在水厂中心控制室，各现场监控站（即分站）的数量和位置按工艺流程及构筑物的位置、分散程度来定。一般地表水厂现场分站的设置是：进水泵房分站、反应沉淀与加氯加药分站、过滤分站、送水泵房及变配电室分站、污泥处理分站。各监测仪表的数据均送到计算机系统，可在监控站的工控机上显示、控制并打印、记录、报警。
　　2. 各分站监测参数
　　a. 进水泵房分站监测参数
　　水质参数：源水浊度、 pH 值、水温、溶解氧等。
　　运行参数：调节池水位、吸水井水位、源水流量、泵机分电量、泵站总电量等。
　　b. 反应沉淀、加氯加药分站
　　水质参数：沉淀池出口浊度、滤后余氯、 SCD 值。
　　运行参数：沉淀池水位、沉淀前流量、搅拌罐液位、药池液位、药液浓度、沉淀池泥位。
　　c. 过滤分站
　　水质参数：滤后水浊度、余氯。
　　运行参数：滤池水位、水头损失、反冲洗水流量、冲洗水箱水位。
　　d. 送水泵房及变配电室分站
　　水质参数：出厂水流量、余氯。
　　运行参数：出厂水压力、流量、清水池水位、吸水井水位、交流电压、交流电流、电量等。
　　e. 污泥处理分站
　　运行参数：回流池水位、水量、浓缩池水位、回流水浊度。
　　3. 显示仪表的选用
　　一般净水厂工程多选用智能化显示仪表，其功能齐全，能进行数字信号处理，实现控制功能，而且测量值以液晶显示，操作方便，可以保存数据，具有自诊断功能。虽然与计算机系统联网后，它的优势没有完全发挥出来，而被计算机系统所取代，但在目前净水厂的建设中，使用智能化的显示仪表作为在计算机系统未调试投运阶段或发生故障时的辅助仪表，也能满足现场控制、显示的要求。
　　在某些情况下，同时需要本地显示与远程传送，此时不宜采取信号串联方式，而应采用信号分配器，即 1 路输入，两路输出，一路输出送显示仪表，另一路输出可输入 PLC ，如常用的 WS15242 ，如图 3 所示。
　　4. 仪表系统的接地和防雷
　　接地可分为保护接地和工作接地。保护接地是为避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘性能下降时遭受触电危险和保护设备的安全。工作接地是为保证仪表稳定可靠地运行。一般净水厂仪表系统的接地采用 TN-S 系统，即 3 根相线 A 、 B 、 C ， 1 根中性线 N 即保护线 PE 。用电设备的外露可导电部分接到 PE 线上，其优点是 PE 线在正常工作时不呈现电流，因此设备的外露可导电部分不呈现对地电压而且在事故时也容易切断电源，有较强的电磁适应性，避免了高次谐波的干扰。
　　工作接地的原则是单点接地。由于对地电位差的存在，如果出现一个以上的接地点就会形成地回路，将干扰引入仪表中，所以，同一信号回路、同一屏蔽层只能有一个接地点。
　　仪表工作接地可单独设置或与保护接地共用同一接地体。从工程实践经验来看，接地电阻一般应不超过 1Ω 。
　　一般净水厂设施分散，构筑物低矮，地形平坦、空旷，特别是有些流量计井位于厂区之外，在这种情况下，仪表设备的被雷击率增加。在实践中，笔者多次遇到过雷击损坏仪表或仪表不明原因损坏的事件。因此，安装品质优良，动作可靠的避雷器，是不可缺少的保护措施，如采用德国 Pepperl+Fuchs 公司的 ESP 系列避雷栅用于流量计的信号和电源的保护，效果良好。
　　五总结
　　（1）要实现净水厂的现代化管理，必须使用自动化仪表。
　　（2）设计人员应站在用户的角度上，为用户着想，在设计与选用仪表时，应做到：稳定可靠，操作简单，安装方便，物美价廉，连续测量，反应灵敏，互换性强，便于维护。
　　（3）设计人员平时应注意技术资料的收集、整理，以便于消化吸收。
　　（4）净水厂建成通水，仪表正确投入使用后，设计人员应多下现场，对仪表的使用情况做跟踪调查，了解仪表的工作情况，及时总结经验，以利于今后的设计工作日趋完善。