温州新阳岙水厂自控系统的运行调试

张自然¹，王建军¹，张德跃²?

(1.温州市污水处理厂工程建设指挥部，浙江温州　325000；2.中国市政工程华北设计研究院，天津　300074)

　　摘　要： 一般而言，全自动控制运行的水厂在投产后的一年之内，必须进行一次系统性的运行调试，以优化和调整运行初期设定的运行参数，消除和解决自控系统在实际运行中出现的问题，完善其控制功能，更主要是提高其控制精度。温州新阳岙水厂在投产运行8个月后，进行了一次系统性的自控系统运行调试，在长期稳定的优质供水、安全供水、降低物耗等方面取得了较好效果。?
　　关键词：自动控制；运行调试；多参数复合控制模式；模拟斜 管浊度?
　　中图分类号：TU991.56
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2001)10-0047-03

1　自控系统概况

　　温州浦东(新阳岙)水厂供水规模20×10⁴m³/d。自控系统的主要检测仪表、PLC、加注泵以及滤池气动阀门和大口径针形调节阀等均采用国外进口设备。
1.1　工艺流程及其特色
　　 新阳岙水厂有两条制水生产线，均采用图1所示的自控工艺流程。

　　水厂自控系统的特色主要表现在两个方面：①进水采用针形调节阀自动调节，使回流水充分利用；②在实现全厂自动控制的同时，与远程提升泵站、老水厂和公司调度系统联网，实现了数据共享和实时生产调度。
1.2　组成及特点
? 自控系统的组成见图2。

　　自控系统的特点有：①全厂设有三级网络，即管理层以太网、厂级冗余型工业实时控制MB+ 网和滤池工业实时控制MB+网，使得网络职责分明，便于各自的扩展和维护；②水厂与远程 提升泵站采用有线方式联网；③水厂与公司调度系统采用无线联网；④厂级控制网采用冗余型MB+网，提高自控系统的可靠性；⑤滤池系统实现分布式控制。

2　自控系统的优化运行调试

　　浦东(新阳岙)水厂自控系统于1999年7月交工验收后正式投入生产运行，经过8个月的正式运行，积累了大量的生产数据和控制运行经验，于2000年3月进行了一次系统性的运行调试 。现仅介绍加矾系统和滤后加氯系统的运行调试。
2.1　自动加矾系统的优化调试
2.1.1　自动加矾控制原理
　　 原理框图如图3。

　　加矾控制采用多参数复合环控制模式。
　　源水流量、源水浊度进行前馈控制，根据模拟斜管浊度反馈进行复合环控制，从而既能迅速响应源水的变化，快速调整投矾量，又能自动跟踪模拟浊度并进行适当调整，在保证沉后水 浊度达到指标的前提下，节约矾耗。
2.1.2　源水流量、浊度的前馈控制数学模型
　　源水流量和源水浊度为加矾控制参数：

　?Q矾=Q源水·Fi矾耗·Ki
　　式中?Q矾——投加矾流量，L/h
　　?　　Q源水——源水流量，m³/h
　　?　　Fi矾耗——矾耗(源水浊度的分段线性比例参数由运行调试确定)，kg/ kt
?　　　　Ki——矾浓度参数(由运行调试确定)
2.1.3.　Fi矾耗参数的确定?
　　Fi参数和Fi参数曲线的确定，分4步完成。
　　①?Fi参数的历史档案打印和数据整理。在监控计算机和服务器中，已存有将近1年时间的Fi参数实时运行档案，以及与之相关的源水浊度、源水流量、源水pH值、模拟 斜管浊度、沉后水浊度、出厂水浊度、出厂水pH值等的运行历史档案。对上述历史档案进行 整理和优化出一组Fi参数曲线。
　　②由水厂中心化验室做加矾絮凝试验，得出一组Fi参数曲线。
　　③将两组Fi参数曲线进行分析和计算，得出一组准Fi参数曲线。
　　④将准Fi参数曲线输入1#PLC和监控计算机，进入实时运行调试。其时，通过控制回流水的浊度来模拟源水浊度的变化，用20 d的时间对Fi参数进行实时运行调试，得到一组优化Fi参数曲线，如图4所示。

　　调试过程中，还对低浊度水库水的Fi参数作了重点调试。在矾液浓度为1.0波美度(波 美度的测定采用波美度仪表，波美度Y与质量分数X的对应公式在采用聚合铝为絮凝 剂时为Y=0.6946X-0.489 6；在采用硫酸铝为絮凝剂时为Y=0.69X-0.03)、源水流量为5 000m³/h、源水浊度≤10 NTU、加矾泵冲程为80%的条件下进行试验，运行结果见表1。

表1　低浊水库水不同Fi值运行结果 Fi(kg/kt) 条件 模拟斜管浊度（NTU） 出厂水浊度（NTU） 1.2 无回流水时 ≤10 ≤0.5 有回流水时 ≤14 ≤1.0 1.4 无回流水时 ≤8 ≤0.5 有回流水时 ≤10 ≤0.8 1.6 无回流水时 ≤8 ≤0.5 有回流水时 ≤8 ≤0.5

　　从表1中可以看出，对低浊度水库水而言，Fi＜1.2 kg/kt时，难于保证出厂水浊度≤ 1 NTU，故Fi参数选择1.4～1.6 kg/kt为宜。
2.1.4 Ki参数的确定
　　Ki矾浓度参数的计算公式：
　　Ki=1/｛［(b+0.489 6)/0.696 4］×10｝
　　式中　b——矾液的波美度
　　在源水浊度≤10 NTU、源水流量为5 000m³/h、pH值为6.9～7.2之间、加矾泵冲程为80%、Fi=1.6 kg/kt的条件下进行试验，矾浓度分别为0.5、0.7?、1.0 波美度，均跟踪运行12 h，试验运行效果详见表2。

表2　不同浓度矾液处理水库水的运行结果 矾液浓度(波美度) 条件 模拟斜管浊度（NTU） 出厂水浊度（NTU） 0.5 无回流水时 ≤8 ≤0.5 有回流水时 ≤15 ≤1.2 0.7 无回流水时 ≤8 ≤0.5 有回流水时 ≤15 ≤1.2 1.0 无回流水时 ≤8 ≤0.5 有回流水时 ≤8 ≤0.5

　　从表2中可以看出，对低浊度水库水而言，矾浓度＜1.0波美度时，难于保证出厂水浊度≤1 NTU，故矾液浓度采用1.0波美度为宜。
2.1.5　模拟斜管浊度的反馈控制参数
　　模拟斜管浊度是多参数加矾控制的重要反馈参数，该浊度值和滤前水浊度有对应关系。加矾絮凝的工况需1.5～2 h后才能在滤前水浊度仪上反映，采用模拟浊度则在20 min左右马上反 映加矾絮凝工况，使系统可以较快速度调整矾的投加量，保证滤前水浊度≤8 NTU。
　　反馈控制参数P(运行比例参数)、I(运行控制周期，min)的运行调试和确定分5步完成：?
　　①P、I系统的历史档案打印和数据整理。在服务器和监控计算机已存有P、I参数的实时运行历史档案，以及与之相关源水浊度、源水流量、源水pH值、模拟斜管浊度、沉后水浊度、出厂水浊度、出厂水pH值等的运行历史档案。对上述档案进行整理，从而得出二组P、I参数。
　　②将第一组P1、I1参数输入1#PLC，并进行5d的跟踪调试，同时详细记录和保存源水浊度、源水流量、源水pH值、沉淀水浊度、出厂水浊度、Fi参数、Ki参数等实时运行数值。
　　③将第二组P2、I2参数输入1#PLC，进行与②相同的操作。
　　④将两组P、I参数的运行效果进行分析和计算，得出一组参考性较强的P、I运行参数。
　　⑤将这组参考性较强的P、I运行参数输入1#PLC投入运行，并由计算机详细记录和保存与之相关的实时运行数据，作为下一次运行调试的依据。
　　用了15 d完成P、I参数的运行调试，确定P为90，I为18 min。
2.2　滤后自动加氯系统的运行调试
　　①滤后自动加氯控制采用PLC和加氯机控制器互为备用的方式(冗余型)，运行调试是针对P LC自动加氯控制。
　　②PLC滤后自动加氯控制采用余氯反馈控制模式，其运行调试的主要内容是P、I参数的调试，调试分5步完成，基本类同于加矾系统中的模拟斜管浊度反馈控制参数的运行调试。
　　③用20 d完成本次滤后加氯的P、I参数优化调试。

3　运行调试结果

　　从运行调试后一年的运行效果看，水厂的出厂水浊度长期稳定在0.2～0.5 NTU、余氯在0.6～0.8mg/L、pH值在6.8～7.2范围内，矾耗、碱耗、氯耗比运行调试前下降了20%左右。2 001年6月平均产水量为22×104m³/d，最高产水量达28.5×104m³/d，超过设计能力42.5%。所以，采用自动化控制的现代化水厂在投产运行后半年到一年的时间内，进行一次运行调试是十分必要的。

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　　电　　话：(0577)86525608?
　　收稿日期：2001-05-29