关于城市地表水厂自动控制系统的分析

取水泵房设计取水量Q=20万m3 /d，安装5台潜水泵，*大运行工况为4用1备。

取水泵房的水泵运行调度，根据净水厂清水池水位高低控制。自控工艺要求：在1号PLC站能显示净水厂清水池水位，当清水池水位在2.30m以下时，4台水泵运行；当清水池水位在2.30～3.20m时，2台水泵给水运行；清水池水位达3.30m，并溢流延时5min时，取水泵房水泵全部停止运行。

取水泵房的水泵机组每次启动时应启动累计运行台时数少的泵，停止运行则应停止累计运行台时数多的泵。

该站采集的数据：长江水源水位，水温，pH值，原水输水管压力，潜水泵电机电流，电机温度等。对水源水位应实时监测，并能自动记录。对水泵不能按程序要求开停，电气参数超过设定值及水泵软启动器故障要求报警。报警时要求声音和屏幕同时出现，并显示报警部位。

2加药间，絮凝沉淀池2号PLC站

2.1自动加药系统

自动加药系统的主要设备是流动电流监控仪，计量泵及其配带的变频调速装置。加药间按Q=20万m3 /d设计，1台流动电流监控仪和3台隔膜式计量泵。

加药的自动控制为前馈控制。根据测定混合后水中的流动电流值与设定值相比较，并以此作为控制药剂投加量大小的依据。前馈水样取样口设在加药后经过快速充分混合处，即管式静态混合器与絮凝沉淀池进口之间的管道上。前馈控制的流动电流设定值根据水厂试验的测定值，设定值要求可调节。药液投加量的调节由配有变频调速装置的计量泵实现，投药点在管式静态混合器的进水端。计量泵从溶液池吸取药液投加到水中。3台计量泵按远期需要一次安装到位，近期轮流使用。

加药量由SCD仪控制。正常情况时SCD仪控制器直接控制变频调速装置调节加药量。若SCD仪故障，则通过2号PLC控制。

加药间溶液池共3格，每格池均装设超声波液位计，要求第1格液位降至一半时，第2格充满，第3格调制备用。工作中的溶液池液位降至设定下限值（-1.0m）时，加药计量泵应自动切换到另一格池工作。

该站系统具有对源水流量，浊度，pH值及SCD仪的流动电流值，3台计量泵的投加量，3格溶液池的液位均能实现实时监测。

当工作的溶液池液位低于设定下限（-1.0m）时，另一格池未充满（达到0.85m），要求报警。溶液池液位低于设定下限值而切换不了，运行中的计量泵吸不到药液，计量泵阻尼器压力下降或上升超过设定的下限或上限值以及计量泵吸液管上电动球阀故障等，除自动切换备用计量泵工作外，均应报警。报警要求同1号PLC站。

2.2絮凝沉淀池

絮凝沉淀池为栅条絮凝池与斜管沉淀池合建，分为4组，每组水量Q=5万m3 /d，可单独运行。每组絮凝池设有9根排泥管，每组沉淀池安装有一台桁架泵吸式刮泥机和一套超声波泥位计，泥位计安装在沉淀池进水端。刮泥机根据泥位计测出的泥位自动控制运行，刮泥机只能停留在沉淀池的进水端。当泥位达到设定积泥高度（0.60m）或絮凝沉淀池连续不排泥时间超过12～24h时（该值可调），开始排泥。排泥方式为：絮凝池9个气动排泥阀按编号轮流排泥，每个排1～2min（该值可调），间隔0.5min；沉淀池刮泥机沿沉淀池全程运行一次，始，终点均为沉淀池进水端。每组排泥系统不可同时工作，如同时达到设定值时则一组排泥，另一组随机等待。

该站系统能提供以下数据：刮泥机的运行工况及累计运行时数，絮凝池气动排泥阀的运行工况，沉淀池出水浊度（NTU），pH值，电气设备的参数。

当刮泥机桁车故障（不能按设定行程运行和停止），刮泥机排泥泵故障，沉淀池泥位超限（Hh>0.6m），絮凝沉淀池连续不排泥超时，絮凝池排泥阀故障及电气设备故障，应报警。报警要求同1号PLC站。

3气水反冲洗滤池，加氯间3号PLC站

3.1气水反冲洗滤池

该工程采用气水反冲洗滤池，共16格，双排布置，中间管廊，反冲洗泵房设于滤池中部。滤池自动控制系统包括过滤自动控制，自动反冲洗控制和空压机站自动运行控制。

滤池要求达到恒水位恒速过滤自动控制，该目标通过超声波液位计实时监测水位变化，根据水位变化控制滤池清水出水阀开度，调节出水量从而调节滤池水位高度在微小的范围变化实现。

滤池反冲洗采用气冲，气水联合冲洗，单独水漂洗3个阶段。滤池满足以下任一条件即进行反冲洗：单格滤池水头损失达1.8m（可调）；连续运行时间超过48h（可调）；在清水阀全开的状态下，池内水位超过*高控制水位（标高3.20m）；根据运行需要进行某格或逐格滤池强制冲洗。一次只允许一格滤池反冲洗，当几格滤池同时达到反冲洗条件时，按先后秩序等候。每两格滤池冲洗间隔10min.

1）反冲洗时阀门启闭程序。关闭滤池进水阀，延时1～1.5min，打开排水阀；关闭滤池出水阀；打开鼓风机出风阀，打开鼓风机，打开滤池进气阀进行气冲，气冲历时3min（可调）；启动反冲洗水泵，依次打开反冲洗泵出水阀，滤池反冲洗进水阀（气冲阀门不关，继续进气），进行气水联合反冲洗，历时4min（可调）；关闭鼓风机，关闭滤池反冲洗进气阀，单独进行水漂洗，历时4min（可调）；依次关闭滤池反冲洗进水阀，反冲洗水泵出水阀，反冲洗水泵，关闭滤池反冲洗排水阀；打开滤池进水阀，打开滤池清水出水阀；打开滤池进气管上DN50电磁阀，释放残余空气，时间约10s.

2）空压机站自动运行控制。该工程滤池及絮凝沉淀池排泥阀均采用气动阀，气源由设在滤池旁的空压机站提供。空压机站压缩空气储气罐的气压需要稳定在一定的压力范围内以保证气动阀的正常工作。当储气罐的压力低于*低压力时，自动启动空压机工作，储气罐的压力达到设定压力时，自动关闭空压机。

滤池冲洗水泵，鼓风机要求均能定时轮流运行，空压机能自动轮换开停，使设备工作时间均匀。

3）数据采集及报警要求。该站能提供的参数为：各格滤池水头损失，过滤时间，滤池水位高度；各格滤池气动阀开闭状态，清水出水阀开启度；冲洗水泵运行工况（包括冲洗水泵压水管上气动蝶阀开闭状态），并累积计时；鼓风机运行工况并累积计时；空压机运行工况并累积计时；电气参数。

系统出现下列故障应能报警：冲洗水泵故障（包括冲洗水泵压水管上气动蝶阀故障）；鼓风机故障（包括其阀门故障）；空压机故障；各格滤池气动阀故障；滤池反冲洗工艺参数控制值（水头损失，*高限制水位及运行时间）超值；清水池水位超限（3.3m）报警，并关闭滤池清水出水阀；电气参数超限报警。报警要求同1号PLC站。

3.2加氯系统

采用滤后一次加氯，投加点设在滤池至清水池管道上。加氯系统采用复合环路控制，即滤池出水流量配比和余氯反馈控制。清水池进水流量信号由设在其进水管上的电磁流量计提供，余氯反馈取样点设于加氯点后10倍管径处。复合环路控制器在失去余氯反馈信号时自动降为流量配比控制。

系统设3台加氯机，2用1备，轮换使用，每台加氯机运行一段时间后能自动切换；运行中的加氯机出现故障也应能自动切换。两组气源，1用1备，工作气源用完氯瓶压力下降至设定值时，停止其工作并能自动切换到备用气源继续工作。

该站能提供的参数为：加氯机运行工况，并累积计时；两组氯瓶的自动切换信号；出厂水余氯量设定值与实测值；加氯点后取样点的余氯量；每小时加氯量。

系统出现下列故障应能报警：运行中的加氯机出现故障，自动切换备用机投入运行，同时报警；如切换不了亦报警；工作气源用完时，自动切换备用气源投入运行，同时报警；如切换不了亦报警；氯瓶间或加氯间空气中的氯气含量超过设定值报警；出厂水余氯与设定值相比，超出或不足均应报警（以20%为准）。

4送水泵房4号PLC站

送水泵房5台水泵，*大运行工况为4用1备。清水池水位在1.0m以下时2台水泵运行；清水池水位降至0.5m时停止水泵运行；出厂水管道压力突然大幅度下降时，停止水泵运行；5台水泵要求能够均匀轮换运行。

该站能提供下列参数：出厂水流量瞬时值和累计值，出厂水压力，浊度，余氯，pH值，要求实时监测并能记录储存；水泵机组的运行工况（开，停台数），并累计台时数；清水池水位；水泵机组运行的电气参数；高低压开关柜的电气参数。

系统出现下列故障报警：出厂水压力低于设定值，浊度超过设定值（设定值为1NTU），余氯超过设定值（设定值为0.5～0.8mg/L）；水泵机组不能按程序自动开，停；电气设备故障。报警要求同1号PLC站。

5结语

黄冈市第三水厂从1999年投产，10余年生产运行实践表明，采用自动控制，加强了各生产环节的合理运行，降低能耗，减少药耗，降低生产成本。水厂自动控制系统运行良好，出水水质均达到国家标准。