自动加药系统关键技术专项方案

自动加药系统技术方案前言在供水解决过程中，加混凝剂是使浑水变成清水最惯用办法，混凝是净水系统中最重要解决工艺，也是制水成本重要构成某些，混凝剂投加量与否精确直接影响到水解决全过程。由于原水浊度变化比较大，影响因素多，如降雨、干旱、温度、PH值、植被、环境污染、流量等。老式混凝投药自控技术需检测影响混凝效果各项表观参数：原水流量、浊度、pH、碱度、温度、混凝剂流量、浓度、效能等，存在投资大、可靠性低、建立数学模型难、控制精度差、操作维护难等无法克服缺陷，因而无法推广应用。依照原水浊度不断变化来自动调节混凝剂投加量，采用双因子（游动电流、水流量）自动优化控制使水质解决效果最佳、药剂消耗至少、工人劳动强度最小。二．原理流动电流检测法是国际上80年代开始应用混凝剂投加自动控制新技术。该系统运用检测凝聚过程微观特性，即胶体粒子表面流动电荷变化，在水解决投药工艺过程中，控制流动电流单个因子实现整个混凝剂投加在线自动控制，该技术是混凝剂投加一项重要突破。与老式混凝投药自控技术相比，该办法具备检测控制参数单一、设备简朴、操作以便、生产安全可靠、提高水质、节约药剂明显等长处。1、检测原理原水浑浊重要是胶体微粒引起，胶体在水中作不规则布郎运动，使胶体在水中均匀扩散，久置不沉，因而胶体具备相对稳定性，其重要因素是胶体带有电荷，当带有同种电荷胶体微粒互相接近时，由于同种电荷斥力制止胶体互相结合，胶体微粒无法下沉，水中胶体普通为粘土胶体，带负电荷。因而混凝重要目就是在水中加带正电荷混凝剂胶体，中和粘土胶体负电荷，使水中胶体脱稳下沉，达到净水目。因而只要投加混凝剂使水中胶体电荷为零，混凝效果就能达到最优。胶体电位值可以通过流动电流仪进行测量。流动电流检测仪（SCD）是胶体电荷在线分析装置，为混凝过程提供检测、记录、控制等功能，是唯始终接测量混凝剂投加效果最佳在线仪表。流动电流检测仪实时测定持续原水或废水水样中，两个电极之间产生电流，电极被吸附于检测室壁上胶体颗粒水力剪切而电离自由带电离子所充电。电机驱动柱塞在探头壳中作往复运动，产生剪切作用，推动离子并带动离子通过电极,从而形成交替流动电流.此电流与水中胶体电荷成正比,依赖于混凝后水中多余正负离子数。来自探头电极流动电流信号由主电路板解决，主电路板还接受电机轴开槽圆盘计时信号，输出4--20mA原则信号，并显示流动电流单位，此信号与水样带电状态成正比，故可以检测或控制混凝过程。对于任何一种原水存在一种最佳混凝剂投加量。最佳投加量可获得最佳混凝沉淀效果，也就是使净化后水残存浊度等项指标最佳。同步，混凝沉淀后胶体滴定电荷与电位值都趋于零。通过流动电流测量水中胶体电荷和流量计测量水流量。控制隔膜计量泵转速控制加药量，使药剂消耗量最小、水解决后水质最优、浊度最小。2、SC流动电流混凝投药自动控制系统投药混凝重要目是在电解质混凝剂作用下，使水中胶体杂质脱稳凝聚，并形成粗大絮凝体，以便在后续解决工艺中去除。在这一过程中，胶体双电层特性起着决定性作用。流动电流是描述胶体双电层特性参数。在一定解决工艺条件下，该值大小即胶体稳定限度同混凝效果相相应，在生产上，混凝效果是以沉淀后水浊度为指标。这就是以流动电流为参数控制投药基本根据。以美国MiltonRoy公司生产SC5200流动电流检测仪为例，其自动控制系统如图1所示。在SC流动电流混凝投药自动控制系统中，生产上将规定沉淀后水浊度指标拟定为某一流动电流值作为控制系统设定值。SC5200微机系统将流动电流实测值与设定值比较，通过PID调节器，输出4～20mADC信号，控制计量泵变频器或冲程控制器，自动调节混凝剂投加量，从而使沉淀池出水浊度始终保持在规定值附近。图1SC5200流动电流混凝投药自动控制系统3、隔膜计量泵由电机、冲程调节装置和隔膜泵室构成，隔膜泵室进口和出口装有单向阀，电机驱动隔膜做来回运动。隔膜泵室容积跟着变化，当容积增大时，进口阀开，出口阀关，吸进药剂，当容积减小时，进口阀关，出口阀开，排出药剂，它是一种容积泵，每次排出药剂一定，通过调节驱动电机转速来控制加药流量，此外调节冲程大小可以变化每次排量。这种泵突出长处是泵室与驱动某些完全隔离，耐腐蚀性好，可靠性好，调节流量以便，计量精确。图2SCD应用效果图示三、系统构成及设备该自动加药系统由检测仪表、PLC可编程控制器、执行机构和附属机构等构成，检测仪表是SCD5200型游动电流检测仪，其重要作用是检测投药混凝后胶体电荷，提供投药效果单因子控制参数。它还带有取样水预解决装置，其重要作用是去掉水样中泥沙，大块悬浮物，和气泡等，稳定水样流量。PLC控制器：带微解决控制器智能控制器，带自动整定功能，其作用是将给定值与控制目的值偏差经比列、积分、微分运算，再输出到执行机构，以达到自动投药目，它尚有手动控制功能。电气控制屏：屏上装有PLC控制器、变频调速器，用于总电源开关、电机启动、停止控制线路，控制报警线路等。变频调速器：新一代变频调速器，微机化智能数字控制，其重要作用是调节加药泵电机运营速度，控制加药量大小。计量泵：新型投药泵，通过冲程调节和电机速度调节变化加药量，计量泵还带有如下附件：①Ｙ型过滤器用于滤除药液杂质，防止计量泵或加药管道堵塞，②脉冲缓冲器，由于计量泵药液出口是脉动，脉冲缓冲器用于平滑出口压力稳定投药流量。③压力安全保护阀，其特性是当压力超过其设定保护压力时，就打开其压力释放通道，保证系统安全。当由于投药管道堵塞、阀门关闭或其她因素引起计量泵出口压力升高到超过泵最高出口压力时，为了保护计量泵和投药管线，过高压力通过压力安全保护阀释放。④背压阀：其特性是阀进口压力不不大于出口压力达到设定压力时，药液才干通过阀门，其重要作用有两点：一是当药池比投药点低时，防止投药时药液自流或虹吸；二是计量泵必要有一定出口压力（不不大于0.7公斤）工作才比较稳定、精确。四、系统特点●通过不同工艺设计，配制各类固体和液体药液，往水中加人混凝剂，用计量泵精确投加，以达到混凝除浊、澄清目。●计量泵为进口配套，防腐耐蚀、严密性好、体积小、计量精度高。使用寿命长，无需维护。●可进行全过程配药、加药手动操作或通过游动电流仪全自动闭环控制加药。●整套装置由一套控制柜集中控制，采用进口变频器，西门子PLC控制器，触摸屏显示操作，使系统操作智能化，简朴化。●溶液池高、低液位时，能及时发出声光报警信号，且能在低液位时与计量泵联锁停泵。●操作简朴，调节以便。●经济实用，节约人力和能源，普通加药设备只有１~2KW。五.系统功能●依照水质变化，在线自动调节计量泵加药量大小。●自动／手动加药方式可切换，合用于不同工况。●自动监测药箱液位，高低液位报警，低液位报警并停泵。●对于容易沉淀药剂可自动定期搅拌。●系统具备各种报警功能，计量泵故障时，报警提示停泵并自动切换到被用泵。六、重要技术指标加药量5-500L/h排出压力0．35MPa搅拌机功率、转速0.55kW,137rpm加药泵功率0.55kW，三相380V加药调节范畴10%-100%流量比例设定0~100%计量泵控制精度±2%七、重要设备技术参数1.GM500隔膜计量泵简介隔膜计量泵由电机、冲程调节装置和隔膜泵室构成。隔膜泵室进口和出口装有单向阀，电机驱动隔膜做来回运动，隔膜泵室容积跟着变化，当容积增大时，进口阀开，出口阀关，吸进药剂；当容积减小时，进口阀关，出口阀开，排出药剂。它是一种容积泵，每次排出药剂一定，通过调节驱动电机转速来控制加药流量，此外调节冲程大小可以变化每次排量。这种泵突出长处是泵室与驱动某些完全隔离，耐腐蚀性好，可靠性好，调节流量以便，计量精确。特点：·平滑脉冲设计，无冲击·各种材质及构造泵头可选·PTEF膜片·可手动／自动控制·冲程可调0~100%·可选配变频器实现外部信号自动控制电机频率可调10—100％(自动控制方式)静态及动态条件下均可调节最大液体温度40℃精度±2％最大吸程4m水柱最大吸人压力：20m水柱可选双隔膜泵头构造建议维护周期8000h重要技术参数：加药量500L/h排出压力0．35MPa加药泵功率0.55kW，三相380V加药调节范畴变频调节10~100%冲程调节0~100%计量泵控制精度±2%冲程长度0~10mm额定频率50Hz2.美国米顿罗流动电流检测仪SC5200技术参数电源规定：50/60Hz，230VAC仪表输出：4-20mA流动电流信号仪表读数：数字显示屏。-100∽+100SC单位系统精度：满量程±1%反映时间：不大于5秒增益调节：满量程信号滤波：可调低通滤波器取样室：流量通过，外部型，自动冲洗系统样水流速：原则探头：2-4L/min高流量探头：4-20L/min取样传感器：备选，与MiltonRoy公司联系取样浸没部件：PVC，Delrin，PTFE和银取样管连接：倒齿型，1/2”内径管（原则型），1”内径管（高流量）报警：频带型，与设定点偏差，继电器SPDT115/230VAC2A工作温度：0~50℃3.美国米顿罗公司安全阀／背压阀压力设定范畴：０～１５０psi即（０～１０kg/cm2）材质：ＰＶＣ接口：１／２ＮＰＴ4.Ｙ型过滤器耐压：１．０ＭＰａ材质：透明ＰＶＣ接口：ＤＮ２０活接滤网目数：４５／ＣＭ２5.脉冲缓冲器尺寸：９０×２５０材质：透明ＰＶＣ耐压：１．０ＭＰａ接口：１／２＂活接6.MCROMASTER-420系列变频器技术规范项目规范输出频率调节最高频率（HZ）50-120HZ，可变设定基本频率（HZ）50-120HZ，可变频率启动频率（HZ）0.2-15HZ，可变频率。（1-15HZ，增量1HZ）精度模仿设定：±0.2%最高频率（25±10摄氏度）数字设定：±0.01%Z最高频率（-10-+50摄氏度）设定辨别率模仿设定：1/3000最高频率（0.02HZ/60HZ，0.04HZ/120HZ，0.1HZ/300HZ）数字设定：0.01HZ（0.00-99.9HZ），0.1HZ（100.0-400.0HZ）控制控制方式正弦波PWM控制（带矢量转矩控制）运营操作方式键操作：由RUN，STOP键操作运营、停止输入信号：正转/反转命令、滑行停止命令、外部故障跳闸命令、报警复位、3线控制、多步频率选取、加减速时间切换命令、第2V/F选取频率设定键操作：由上下两键设定电位器设定：（1-5K欧）电位器模仿信号：0-5VDC，0-10VDC，4-20mADC（0-5VDC输入时，要设定F14/200.0信号极性可控制逆向运转上升/下降控制：X1为ON，输出频率上升。X2为ON，输出频率下降多步频率选取：可由X1、X2、X3组合选取8种频率运营运营状态信号开路继电极输出信号：可选取运营中、频率值到达、频率值检测、欠电压、转矩限制中、瞬停再启动过程中档14种输出信号。模仿量输出：输出频率、输出电流、输出转矩、负载率脉冲输出：输出频率显示运营/停止时输出频率（HZ）、输出电流（A）、输出电压（V）、电动机同步转速（r/min）、线速度（m/min）、测试功能（批示逻辑I/O信号有无以及模仿信号I/O电压值）设定期功能码和数据码。有充电电压时，充电批示灯亮。跳闸时显示各种跳闸因素加速/减速时间0.01-3600秒：加速/减速各两种独立可调模式选取：可选取设定线性、S曲线和非线性加减速电压/频率特性可变化设定最大电压/基本频率。（由外部信号可切换两种基本频率）转矩提高自动：能按负载转矩最佳调节（电动机常数能通过自动调諧拟定）手动设定：有31种曲线可供选取设定（相应有2次递减和比例递减）启动特性（%）1HZ时不不大于150%，3HZ时不不大于200%（转矩矢量控制）瞬时停电再启动设定瞬时停电再启动时，可在电动机不断止状态下，变频器再启动从商用电到变频器运营切换提供控制端子使能从商用电运营平稳地切换到变频器控制上、下限频率可设定上限限制和下限限制频率偏置频率可设定相称频率设定信号为0时频率（HZ）值（偏置频率）频率设定增益设定模仿设定频率信号对输出频率之间比率，设定范畴：0-200%跳越频率跳越动作点可设定3点，跳越幅值：1HZ旋转电动机引入可将正在旋转电动机接至变频器，不要停止电动机转差补偿按照负载转矩，控制变频器输出频率，保持电动机转速恒定，如转差补偿设定负值，则增大电动机速度变化转矩限制控制当电动机转矩达到预设限制时，此功能自动减少输出频率，以防止变频器由于过电流而跳闸再生能量限制控制当制动转矩限制值设定为0时，能自动延长减速时间，实现不跳闸运营第2V/F设定此功能配合两台电动机切换运营，能预先设定第2台电动机基本频率和额定电压（F39和F40）节能运营此功能减少电动机轻载时损耗（F75）保护过载保护检出过载电流时，变频器停止过电压保护检出主电路直流电压达到过电压值时（200V系列：DC400V，400V系列：DC800V），变频器停止欠电压保护检出主电路直流电压低电压时，变频率停止过热保护检出散热片过热时，变频器停止短路保护由于输出侧短路发生过电流时，保护变频器对地短路保护由于输出侧对地短路发生对地过电流时，保护变频器（启动时检测和保护）电动机保护由电子热继电器对原则4极电动机和FUJI±FV电动机进行保护（使用第2电动机时，可使用热继电器2特性DB电阻过热保护对不大于或等于7.5KW变频器内装或外接DB电阻过热保护（F27）对不不大于或等于11KW变频器，由装于制动电阻内过热检测继电器保护报警输出保护跳闸时输出总报警接点信号（1C接点，接点容量：AC25V，0.3A，COS=0.3）环境使用场合室内海拔低于1000米，无灰尘、腐蚀性可燃性气体、油雾、和水滴和不受阳光直射周边温度-10-+50摄氏度（超过+40摄氏度运营时，要取去通风盖）周边湿度20-95%RH（不结露）振动不不不大于5.9m/s²（0.6G）储存温度-25-65摄氏度防护级别IP407.西门子可编程控制器S7-226SIMATICS7-200系列PLC合用于各行各业，各种场合中检测、监测及控制自动化。S7-200系列强大功能使其无论在独立运营中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因而S7-200系列具备极高性能／价格比。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范畴可覆盖从代替继电器简朴控制到更复杂自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制关于工业及民用领域，涉及各种机床、机械、电力设施、民用设施、环保设备等等。重要特点极高可靠性极丰富指令集易于掌握 便捷操作丰富内置集成功能实时特性强劲通讯能力 丰富扩展模块S7-226重要技术指标：八、软件简介系统监控软件是在一种基于图形SADE开发平台上开发，它以’’功能块’’为基本单元，提供了涉及信息采集，控制逻辑，数值运算，计时，报警，历史记录等功能块，设计时依照控制需要，进行功能块参数定义和功能块之间“连接”，形成一种独立“进程”运营单元。进程单元可指派到指定车间子站执行，实现功能分布解决与集中监控。此外，运用SADE环境显示构造工具构造改系统监控显示画面，建立实时人机界面。显示画面由某些静态图形，动态图形，数据显示字段及数据输入字段构成，构造显示画面是将它们和功能块输入输出点进行连接，并运用画面颜色和动态变化来表达设备不同工作状态，使操作人员可借助该画面对配药过程进行远程监控。实现功能：该系统监控软件充分发挥计算机智能控制优势，所实现功能不但仅是运用继电控制也能实现简朴配药过程，它还具备灵活工作方式和故障自诊断能力。在手动方式下对各个控制对象进行单独控制，在自动方式下严格按照设定工艺流程实现自动配药过程，两种方式可以自动转换，并在转换过程中计算机自动进行状态辨认和状态调节，保证系统运营持续性和灵活性。此外，该系统为了实当前无人条件下可靠运营，程序设计时从不同角度对设备运营状态进行监测，生成任何也许影响自动化系统正常运营故障事件，并将它们按故障性质进行故障级别分类，故障应急解决和故障状态所定，然后通过网络系统进行远程报警，使中控室值班人员可以及时依照报警提示排除系统故障。九、系统操作办法这是系统操作简朴阐明，详细详细操作办法见各仪器设备操作手册，请在第一次运营系统前仔细阅读各仪器设备使用手册，特别注意其中提到操作注意点、警示性阐明等，以免导致人身伤害或设备损坏。警示：1、本系统中使用380V/220V交流电源，检查系统中控制柜，加药泵电机SCD游动电流仪，保证电源切断状况进行，特别变频器中当电源断开后，电容中仍充有能致人伤害高电压，必要等几分钟并确认充电等熄灭后。用变频器停止按键停止计量泵运营后，电机三相电源端子上仍有高电压，必要用控制柜上停止按键使变频器断电并使其充电灯熄灭后。2.不能断开控制柜、计量泵、SCD分析仪接地，否则也许导致电击。3、SCD5200游动电流仪和自动加矾控制仪电源是２２０Ｖ±１０％，决不能将３８０Ｖ电源接入仪表，否则导致仪表损坏。4、计量泵停止运营后，其出口管道中仍也许有能致人伤害压力液体（２～５公斤），需穿防护衣，戴防护眼镜，拆开管道时，尽量不要站在也许受伤害位置，应特别小心。慢慢打开。5、初次运营或停机较长时间（不不大于一种月）后再运营运营前准备工作打开加药管道进药管阀门，出药管阀门，投加点阀门，保持投药管道畅通。打开水样预解决装置底部排污阀，等几分钟排污完全后再关上，检查游动电流仪水样与否稳定，调节水样流量阀门，同步用容积批示容器接ＳＣＤ分析仪探头出口水样，保证水样流量为２～４升每分钟。检查自动冲洗用出厂水与否畅通，压力与否适当，普通以不溢出探头溢出口为宜。将运营开关打到“ＣＡＬ”位置，观测其ＬＣＤ显示屏显示其流动电流值与否在－１００ＳＣ～１００ＳＣ范畴内。检查电气控制屏上各控制按钮、开关、批示灯与否运营正常。检查自动加药控制仪各设立参数与否与精确，设立办法参看控制仪使用阐明书6.参数值请参看本手册附录，参数代码参数意义参数值设定范畴单位最小单位设定值SL0输入分度号0--20－－１２SL1小数点0--3－－`1SL2第一报警方式0--2----2SL3第二报警方式0-21SL4光柱显示方式0-30SLL测量量程下限全量程-100.0SLL测量量程上限全量程100.0AL1第一报警值全量程50.0AL1第二报警值全量程-50.0P比例全量程50I积分1~3600180D微分0SV控制设定值全量程-57.检查变频器设立参数与否对的，参数设立办法请参看变频器使用阐明书，重要参数如下：参数代码参数意义参数值设定范畴单位最小单位设定值０１频率设定0-用键盘设定1-模仿信号设定－－1０２操作办法0-使用键盘操作1-使用接线端子操作－－0０３最大频率50~400HzHz150０４基本频率115~400Hz150０５最大输出电压160~480V1380０６加速时间10.0~3600秒秒0.01~106０７减速时间1１０电动机极数２，４，６，８，１０，１２４１４瞬时停电再启动动作选取0,1不动作2,3动作＿＿３７０电动机容量０－大１级，１－同级２－小１级，３－小２级＿＿３如下按寻常办法运营.8.寻常运营办法检查加药管道上各阀门与否打开，启动总电源，启动变频器电源，依照控制需要，将控制器开关打到自动或手动状态，按一下变频器上“ＲＵＮ”键，变频器开始运营，这观测计量泵工作与否正常，依照需要可以调节计量泵冲程旋钮。注意：计量泵冲程只有在运营时才干调节。运营一段时间后看流动电流值与否稳定在设定点，出水浊度与否达到规定，依照实际规定恰当调节系统参数。重要是SV、P、I等。注意：当投矾系统要停较长时间时，请关掉控制柜总电源，用清水冲洗加矾管，并保管好设备。十、系统调试及系统维护常用故障解决1．SCD分析仪调式：取样水普通浊度较高，流经测量室时，其中悬浮颗粒特别是泥浆极易附着在壁上，从而影响负电颗粒在壁上依附作用，导致测量误差，影响测量精度，运营时应注意对的设立自动冲洗周期和冲洗时间，保证探头工作稳定，必要时可采用手动冲洗。SCD安装应尽量接近取样点，以避免取样水在管道中停留时间过长，水质发生变化，并减少置后时间，依照我厂实际状况，安装地点设在沉淀池仪表间。SCD探头是由一作来回运动活塞构成，其与间壁间距很小，取样水中若带有颗粒较大沙粒，将导致测量室环形空间堵塞，加速表面磨损，沉积泥沙影响正常测量，减少信号质量，故必要对取样水进行恰当预解决，其办法由旋流分离、斜管沉沙及加装网孔较大过滤器，但应当尽量避免取样水进入测量室之前水质发生变化，至于水质轻微变化可以在设定设定值时加以考虑。零点调节：取下输入信号线，调节零点电位器使读数为零。增益调节：先手动投药使沉淀效果较好，此时调增益电位器，使实测值为某一值，此数值应恰当，太大则也许因水质水量或投药量变化致使实测值超过量程，太小则辨别率差，影响控制精度。因后来过程设定值、PID都是建立在这一拟定增益基本上，因而普通状况下参数一旦设定该电位器应尽量少调。过程设定值：从理论上说，过程值设定在零点最佳，但是在实际运营中从减少药耗和保证水质综合考虑，应设定低于零某一数值。这一数值可通过实际运营效果决定，办法如下：依照进水量人工调节投药量，通过观测絮凝物（矾花）形成状况、沉淀池出水浊度等判断反映与否良好，如不抱负则继续调节，直至适当；记下SCD显示过程值，将其定为初始设定值。在实际运营中依照反映状况，恰当增大或减小设定值，这样通过一段时间后，就会得到比较好设定值。同样设定值也可以通过烧杯搅拌实验对比寻找，设定期应以实验数值为参照，由时际运营效果来决定PID参数设定：在设立PID参数时，应综合考虑，使之既能改进系统稳定性能、消除误差，又能提高系统相对稳定性和迅速性。由于每个厂实际状况如取样点、致后时间、泵流量扬程及安顿位置等个不同，而这些实际状况都会影响最佳PID参数设立，使用者应依照自身使用状况，设定好参数，使之工作在最佳状态。2、变频器、冲程控制器及计量泵运用流量计和SCD4~20A输出电流信号分别控制计量泵冲程和频率，在水质稳定和矾浓度一定状况下，SCD采用手动控制，使反映效果最佳；然后保持SCD工作状态不变，调节进水量，变化冲程控制器比例系数，当SCD实测值稳定在设定值时，比例冲程控制器比例系数即为所需测定值。然后，依照以往经验和当前生产实际状况对的设计变频器上下限频率，恰当调节冲程控制器比例系数，使之在矾液浓度一定状况下，冲程变化所引起投药量变化能满足进水水量变化需要；频率变化所引起投药量变化能满足水质变化需要。同步为延长计量泵寿命，频率和冲程下限不能设立太低。为保证控制效果，选取和使用计量泵时，应使计量泵流量与转速具备较好线性关系。3、系统维护常用故障解决警示：只有请专业维修人员维修，并遵守阐明书中和关于安全规定，保证人身和设备安全。当发