SCD仪取样检测系统的改进设计与维护

钱东强
(贵溪冶炼厂，江西贵溪335424)

　　摘　要：流动电流检测法是一种比较先进的自动加药控制法，它通过检测加药后原水的流动电流值来控制计量泵。SCD仪(流动电流检测仪)对检测水样的要求很高，在水厂实际应用中效果并不理想，就此对其进行了多方面的改进设计，并加强了日常维护。运行三年的实绩表明效果很好。
　　关键词：SCD仪；取样检测系统；改进设计；维护
　　中图分类号：TU991.62
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2001)11-0040-03

1　水厂概况

　　贵溪冶炼厂是目前国内规模最大、技术最先进的铜冶炼厂，冷却水耗量为(20～30)×10⁴m³/d，配套建有一个规模为40×10⁴m³的水厂，供水能力居江西省第二。
　　该水厂有4座规模为10×10⁴m³的反应沉淀系统，由隔板反应池与斜管沉淀池组成。原水取自信江，混凝剂为硫酸铝，每年的加药期为4～6个月。夏季多暴雨，江水浊度变化快，曾经在1 h内由30 NTU上升至300 NTU，由人工调节的加药量很难跟踪浊度的变化，从而影响了出水水质。因此，于1997年引进了一套自动加药系统，主要包括1台SCD仪与4台隔膜式计量泵。
　　SCD仪把影响投加量的多种因素用检测混凝后水的流动电流值这一单一参数取代，通过控制其流动电流最佳范围，实现单因子自动控制，是一种较先进的技术。
　　其工艺流程如图1所示。

　　

　　该系统试运行并不顺利，SCD仪检测值混乱，计量泵无法实现跟踪，外方的国内代理商对此也束手无策。后来，水厂组织技术人员自行攻关，发现问题出在取样检测系统中，于是重新设计了一套取样检测系统。

2　取样检测系统的改进设计

　　SCD仪需要优质的水样，根据随机说明书的叙述，水样应满足以下五个要求：
　　①水样应能代表所检测和控制的过程；
　　②水样应不含损坏探头或阻碍水样流动的异物；
　　③水样应连续；
　　④从投药到检测的系统延迟时间应在2～3 min之间；
　　⑤水样流量应在2～4 L/min之间。
　　对水样的上述要求，与取样检测系统的设计密切相关，据此对其进行了改进设计。
2.1　利用三通代替水样预处理装置
　　SCD仪的入口直径只有15 mm，很容易被原水中的杂物堵塞(如小塑料片、青苔等)，造成SCD仪断流，而且泥砂会磨损探头。为此，外国公司专门设计了一套水样预处理装置用来去除泥砂与杂物，但安装不便、操作繁琐、价格昂贵。而尝试用三通对水样进行预处理，在运行中取得了满意的效果。
　　三通位于取样管未端，位置如图2所示。正常运行时，阀1、4关闭，阀2、5全开，阀3半开，样水经阀5顺取样管流至三通处，部分向上经阀2流过SCD仪，其余经阀3直接排放。

　　三通的结构与工作方式如图3所示。由于惯性与重力作用，大部分泥砂与杂物随水流向前流动，只有少部分拐弯向上流经SCD仪。实际运行表明，安装三通后，SCD仪从未发生堵塞现象。

2.2设置取样管反冲洗系统
　　由于取样管中水流速度低，易沉积泥砂与杂物，减少了过水能力，所以在取样管末端外接压力水(如图4所示)，在取样管前端设排空阀4(因原水管中有水压)。反冲时，阀2、3、5全关，阀1、4全开，压力水经阀1反向冲刷取样管，废水经阀4排放。

2.3　改弯头为带堵头的三通
　　弯头处易堵杂物，所以应尽可能减少取样管的弯头，并改弯头为带堵头的三通，以利于人工打开堵头清通管路。
2.4　取消探头室冲洗管
　　起初，按照SCD仪说明书，在SCD仪探头室下面安装了冲洗管，定期冲洗探头。但运行中发现SCD信号经常无故发生大幅波动，后查明原因：探头室中的小锈块引起探测电极短路。这些锈块来自于冲洗管，因此取消了冲洗管。实际运行表明，只要定期(1～3个月)拆洗探头与探头室，SCD仪就能正常运行。
　　如果原水很脏，确实需要安装探头室冲洗管，最好加装一套过滤器以过滤压力水，或者从二泵房单独设一根不锈钢管(或塑料管)。
2.5确定取样管直径
　　①计算最小管径
　　取样管的长度L=12 m，水样流过取样管的时间近似等于系统的延迟时间T，设水样的流量为Q，流速为V，取样管的过水断面面积为S，管径为D，则：
　　　　S=Q/V=QT/L
　　　　D=2（S／π）^1/2=2(QT/Lπ)^1/2
　　根据SCD仪对水样的要求，Q值至少应为2 L/min，T在2～3 min之间，如果Q与T都取下限值(Q=2 L/min，T=2 min)，就可算出最小管径：
　　　　D=2（2·2·10^-3／12·π）^1/2=0.02 m=20 mm
　　考虑到水管会因生锈而缩小过水断面，故选择直径为32 mm的镀锌钢管。
　　②校核取样管最大输水能力
　　由于取样管利用原水管的压力进行输送，必须校核输水能力。已知取样管起点压力至少为49 kPa(以5 m计)，SCD仪距地面1 m，末端自由出流，那么取样管的水头损失为39.2 kPa。当阀门全开时，取样管输水能力最大，如果取样管的沿程水头损失以总水头损失的70%计，则水力坡度I=4×70%12=0.23，从设计手册上可查出对应的流量为1.6 L/s，折合为96 L/min，远超过所需水量，能够满足要求。正常运行时，可通过阀门3调节流量。

3　运行维护

　　系统的正常运行需要日常维护。
　　①正确调节增益。
　　增益的调节很关键，如设定过高，会放大一些不重要的小变化，造成显示值与控制信号的恒定波动，还会造成SC值溢出量程；如设定过低，SCD仪将检测不出工艺过程中的一些小而重要的变化。
　　那么，增益设定以什么为依据呢？
　　说明书中无相关内容，运行经验显示将原水的SC值调到-50～-70之间时增益比较合适，相应的最佳混凝状态的SC值在-15～-25之间。
　　②加强日常检查。
　　　因SCD仪容易出故障，所以至少应每小时检查一次，内容包括：a.SCD仪有无断流，流量是否在2～4 L/min之间；b.探头抽动声音是否正常；c.系统延迟时间是否在2～3 min之间；d.SCD信号是否正常，有无出现大幅波动；e.沉淀池中矾花絮凝情况是否良好。
　　③定期(1～3个月)拆洗探头与探头室，反冲取样管。
　　④冬季注意防寒。
　　说明书规定SCD仪的环境温度应在0～50 ℃之间，如低于0 ℃时，SCD仪内电路工作不正常，输出的SC值出错，徘徊在零附近(如3、-3等值)，所以冬季一定要注意防寒，一般在室内安装电加热器。
　　当环境温度低时，判断SCD仪工作是否正常的简单方法是：用手掌捂住SCD仪的下底面，如果SC值发生较大变化，说明SCD仪工作不正常。

4　存在问题

　　①当水流量变化迅速时，需人工预先调节加药量。
　　SCD仪是单反馈系统，当水流量变化迅速时，计量泵的调整速度太慢。以实际运行为例，如水流量由2 500m³/h猛增至5 000m³/h，计量泵需要7～10 min才能调到最佳值。因此，当水流量变化迅速时，先手动将计量泵冲程调到大致位置，等SC信号稳定后再切换为自动。
　　②取样管易生锈。
　　镀锌钢管日久生锈，管内壁布满了疏松的锈蚀物，减小了过水能力；同时，当反冲洗时阻碍了杂物排出。铁锈还容易沾在探头与探头室表面，干扰SCD信号。因此宜将镀锌钢管改为UPVC管。

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　　收稿日期：2001-06-20