桂城水廠出廠水余氯控制的改進(jìn)
一、前言
桂城水廠設(shè)計(jì)日供水38萬(wàn)立方米，分三期工程建設(shè)。第三期工程為恒定主供水，設(shè)計(jì)日供水20萬(wàn)立方米；第一、二期工程為輔助補(bǔ)充供水，一期設(shè)計(jì)日供水6萬(wàn)立方米，二期設(shè)計(jì)日供水12萬(wàn)立方米，F(xiàn)時(shí)一、二期工程加氯系統(tǒng)的主體設(shè)備是美國(guó)Capital公司生產(chǎn)的真空式加氯機(jī)及其配套件。余氯儀是美國(guó)W&T公司生產(chǎn)的Micro-2000。PLC為美國(guó)產(chǎn)施耐德昆騰系列。系統(tǒng)如下圖示。
 圖1 |
二、問(wèn)題的提出
一、二期工程于上世紀(jì)80年代投產(chǎn)，氯氣投加為兩點(diǎn)手動(dòng)投加，出廠水余氯十分不穩(wěn)定。90年代末對(duì)一、二期工程進(jìn)行全面自動(dòng)化改造，加氯系統(tǒng)改造為三點(diǎn)投加，即源水前加氯、濾后加氯和第三點(diǎn)補(bǔ)氯。原水前加氯根據(jù)原水流量比例投加；濾后加氯根據(jù)原水流量比例手動(dòng)恒定投加；第三點(diǎn)補(bǔ)氯根據(jù)出廠水余氯直接余氯控制。經(jīng)過(guò)自動(dòng)化改造后，一、二期出廠水余氯分別由兩臺(tái)余氯儀控制，控制方式如下圖。
 圖2 |
以上的出廠水余氯控制方式在出廠水流量穩(wěn)定的工況下運(yùn)行，出廠水余氯十分穩(wěn)定。但是由于第一、二期工程作為輔助補(bǔ)充供水，送水泵房開停泵比較頻繁，實(shí)際運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)，出廠水流量突變的工況下出廠水余氯極不穩(wěn)定，其最高達(dá)到1.0ppm，最低又去到0.1ppm，離設(shè)定值0.5ppm相去甚遠(yuǎn)。圖3記載的是2003年5月1日15時(shí)—2003年5月3日15時(shí)一期工程出廠水余氯曲線，縱坐標(biāo)為mg/l，橫坐標(biāo)為時(shí)間。
 圖3 |
分析其原因主要是：由于一、二期工程為輔助補(bǔ)充供水，所以送水泵站開停泵比較頻繁，當(dāng)出廠水流量突變時(shí)，因?yàn)檠a(bǔ)氯機(jī)對(duì)此作出反映改變投加量需要一段時(shí)間，使出廠水余氯即時(shí)發(fā)生變化，余氯檢測(cè)值和余氯設(shè)定值之間失去平衡。加氯機(jī)作出響應(yīng)改變投加量，經(jīng)測(cè)定氯氣由第三點(diǎn)加氯機(jī)投加后到被余氯儀檢測(cè)的時(shí)間約為7-9分鐘，使得在直接余氯控制下的加氯機(jī)要重新達(dá)到平衡（即余氯設(shè)定值）需要一段時(shí)間，從而產(chǎn)生阻尼現(xiàn)象。因此圖3顯示的出廠水余氯波動(dòng)屬于正常。
三、解決問(wèn)題的方案
在不改建制水構(gòu)筑物和更換生產(chǎn)設(shè)備的前提下，通過(guò)完善控制投氯方式而達(dá)到出廠水余氯穩(wěn)定的目的成為解決問(wèn)題的首選。
當(dāng)出廠水流量突變時(shí)出廠水余氯波動(dòng)證明以直接余氯方式控制第三點(diǎn)補(bǔ)氯存在缺陷。那么就必須引入出廠水流量參數(shù)采用直接余氯+流量變化的復(fù)合環(huán)控制方式控制第三點(diǎn)補(bǔ)氯。設(shè)計(jì)以下控制方案，如下圖示：
 圖4 |
第三點(diǎn)補(bǔ)氯設(shè)在清水池出口和送水泵站進(jìn)水口之間，一般補(bǔ)氯控制在0-0.3ppm范圍，若加氯量過(guò)高，就提高清水池入口處的第二點(diǎn)加氯量，此時(shí)第二點(diǎn)加氯量已改為手動(dòng)定量投加。
補(bǔ)氯投加的具體控制方法是：
1、平時(shí)出廠水流量穩(wěn)定，變化不大時(shí)，由PLC的PID直接余氯控制，設(shè)定的參數(shù)根據(jù)閉環(huán)的滯后時(shí)間決定。
2、當(dāng)送水泵站開停泵，出廠水流量發(fā)生突變時(shí)，由PLC判斷，自動(dòng)切換為手動(dòng)固定投加。投加量的控制信號(hào)公式：
Y=y*(Q/q)
式中：Q為開停泵前出廠水瞬時(shí)流量，
q為開停泵后出廠水瞬時(shí)流量，
y 為開停泵前投加量的控制信號(hào)值，
Y為開停泵后投加量的控制信號(hào)值。
Y輸出控制8分鐘后，自動(dòng)切換為PLC的PID直接余氯控制。圖5記載的是2003年5月17日2時(shí)—2003年5月19日2時(shí)一期工程出廠水余氯曲線，縱坐標(biāo)為mg/l，橫坐標(biāo)為時(shí)間，設(shè)定值0.7ppm。
 圖5 |
從中可以看到出廠水余氯的穩(wěn)定已得到很大程度的改善。
以上是我們水廠在引進(jìn)國(guó)外加氯設(shè)備、PLC控制設(shè)備進(jìn)行消化、吸收、改進(jìn)、完善等方面所做的一些工作。
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