V型滤池气动蝶阀的技术改造

容振辉　 张戎
（广东省惠州市自来水总公司，广东惠州，516003）

　　摘要：V型滤池气动蝶阀的使用管理是V型滤池运行能否成功的关键因素之一。通过对阀门的技术改造，实现阀门的最优化控制，对V型滤池的优质高效运行和降低维护费用都能起到重要作用。
　　关键词：V型滤池 气动蝶阀 电磁阀 气路分配器

1、前言

　　惠州市自来水总公司江北水厂采用的是气水反冲洗V型滤池，它具有出水水质好、运行周期长、反冲洗效果好和便于自动化管理的特点。滤池采用的是法国Amri的气动蝶阀，按类型可分为比例调节型的出水阀和开关型的反冲洗水阀、反冲洗气阀、放气阀，它们具有响应时间短、气密性好、调节性能优异的优点，其蝶阀的外型图如图一。为使这些气动蝶阀的工作更符合江北水厂的生产实际，三年来我们对它们进行了三次技术改造：

2、V型滤池气动蝶阀的三次技术改造

2.1出水阀动作频率的整定
　　在滤池的气动阀门中，出水阀的控制作用最为关键，它直接关系到V型滤池恒水位过滤能否实现。滤池恒水位控制原理图如下：

　　滤池在正常过滤状态时，PLC（可编程控制器）的A/D转换器采集电子水位感应器测出的滤池水位值，将此数值与PID运算中的设定值进行比较，并输出一个4～20mA控制值，通过D/A转换给出水阀的控制主板，最终通过PID程序使两者差值减为最小，达到恒水位控制。V型滤池恒水位过滤的特点决定了出水阀频繁工作的特性，再加上江北水厂滤池面积较大，增加了水位调节的难度，使得出水阀调节频率高达2次/秒。水厂运行一年不到，各阀门构件均出现了不同程度的磨损，出水阀执行构件——三位四通气路分配器（图二中B点）内部起控制气路方向作用的不锈钢圆轴因磨损出现凹槽，致使出 水阀的调节速度减慢直至无法动作。在维持滤池恒水位的基础上降低阀体动作频率是解决这一问题的最根本方法。我们对出水阀主线路板的灵敏度（Sensitivity）和允许偏差（Dead band）（图二中的S、D点）电阻进行了调整，降低灵敏度，增大允许偏差，重新设定阀体气动与电动的配比参数。经一段时间的调整和观察，在保证各组滤池的液位变化都能够控制在±1cm的情况下，出水阀动作频率由2次/秒下降到了0.1次/秒，大大延长了气路分配器的使用寿命。

2.2反冲洗阀门电磁阀降压改造
　　V型滤池的反冲洗水阀、反冲洗气阀和放气阀的能否正常启闭关系到滤池反冲洗过程的成败。反冲洗阀门内采用了AC220V的电磁阀（图二中A点），通过电磁阀对气路的通断作用实现开关阀门的目的。当反冲洗程序被执行时，滤池站PLC的Y输出触点接通AC220V电路，令阀门动作。原理如图三（1）。但由于反冲洗时鼓风机和水泵的启动令电压产生波动，导致电磁阀启闭电流增大并烧坏电磁阀，致使阀门不能动作。PLC在20秒内检测不到阀门启闭到位的信号，则判断阀门开启失败，PLC也将转入滤池反冲洗失败处理程序。水厂运行不到两年，共有17个电磁阀烧坏，导致反冲洗过程经常失败。为降低这一峰值电流，在保证电磁阀正常工作的情况下，我们通过改变电磁阀的输入电压来降低电磁阀的启闭电流。2002年3月，对十组滤池电磁阀的输入电压进行了改造，用变压器将原来的AC220V降为AC110V，电路中增加中间继电器以控制电源的开断，其改造原理如图三（2）。改造后，电磁阀的使用寿命虽然得到一定的延长，但依然存在着的烧坏现象表明了交流电磁阀的不稳定性。为此，我们用直流24V的电磁阀替换原反冲洗阀内交流220V的电磁阀,并将交流220V的输入电压改为直流24V稳压电源。改造原理如图三（3）。2002年9月，对十组滤池中的四组进行了改造，至今未发现电磁阀有烧坏现象。
2.3出水阀开度控制值的调整

　　随着城市经济的发展，江北水厂的供水量亦不断攀升。在供水高峰期间，滤池的滤水量可达到11000 m3/h，滤池的滤速也因此由设计的8.6m/h提高到10.5m/h。由于PLC设置的出水阀可自动调节控制值为0～60，在自动控制状态下的最高滤速也仅为9.5m/h，无法完全处理上述过水量，导致滤池水位不断上升。此时唯有通过手动将出水阀开启度加大来降低滤池水位。在此高低水位调整期间，最大滤速达到了13.5m/h，大大超过了滤池的负荷。滤速的提高，使下滤水流与滤料表面的剪切力增大，滤料表面吸附的杂质颗粒将随剪切力的增大而脱落，导致滤层的早期浊度穿透，不但污染滤后水水质，也缩短了滤池过滤周期。解决这一问题的根本办法是保持滤池水位的恒定，以避免滤池水位人工高低转换时出现的过大滤速。我们对滤池PLC站的程序进行了修改，将出水阀的最大可自动调节控制值由60提高到68，加大在滤池在自动运行时的出水阀开启度，使滤速可达到11.0 m/h，稍大于最大需滤水量的强制滤速，以保证滤池水位恒定。滤阀控制值经调整后，由于不用频繁人工调整滤后水位，滤后水的水质较调整前有了大幅改善。

3、结论

　　（1）根据生产实际调整阀门的设置，使阀门动作实现最佳状态，再通过修改PLC和PID程序使得软硬件配合达到最优化，是V型滤池运行能否成功的关键因素之一。（2）V型滤池阀门的元件应根据使用情况进行选用，这可增加阀门元件的使用寿命和减少维护成本。（3）进口设备的配件存在进货周期长且价格昂贵的特点，如有技术稳定的国产替代品,宜进行更换改造。

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容振辉(1975年—　 )，男，汉，工学学士，工程师。1998年毕业于湖南省湖南大学土木工程系给水排水专业，现任惠州市自来水总公司江北水厂厂长，负责水厂生产和技术研究工作。联系电话：0752—2810982　 Email：rzh7@21cn.com

张戎（1963—　 ），男，汉族，工学士，给水排水高级工程师，惠州市自来水总公司总工程师，从事城市供水工作二十多年，对给水设计、施工、管理有丰富的经验。联系电话：0752—2816978。E-mail:ZhangRong817@21cn.com