章民駒，周柱榮，陳超明
(南海市供水集團(tuán)有限公司，廣東南海528200)

　　摘 要：針對原設(shè)計(jì)V型濾池因所采用閥門的質(zhì)量問題造成恒水位過濾和自動(dòng)反沖洗難以實(shí)現(xiàn)等現(xiàn)象，通過閥門和自控系統(tǒng)的改造，一舉實(shí)現(xiàn)了V型濾池的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
　　關(guān)鍵詞：V型濾池；恒水位；反沖洗；自動(dòng)控制
　　中圖分類號(hào)：TU991.24
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)02-0048-02　

　　桂城水廠的供水能力為38×10⁴m³/d，V型濾池全部采用國產(chǎn)電動(dòng)閥門，即濾池進(jìn)水、排水閥采用的是電動(dòng)方閥，氣、水反沖和出水調(diào)節(jié)閥則選用電動(dòng)硬密封蝶閥。兩年多的運(yùn)行實(shí)踐表明，電動(dòng)硬密封蝶閥主要存在以下問題：
　　①V型濾池的恒水位過濾特點(diǎn)決定了出水調(diào)節(jié)閥必需頻繁動(dòng)作，時(shí)間一長則電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障率就特別高，維修量也大。另外，也暴露出國產(chǎn)閥桿在選用材質(zhì)上的不足之處，在兩年多的使用時(shí)間里，先后有3個(gè)出水調(diào)節(jié)閥的閥桿斷裂。
　　②氣反沖蝶閥是金屬硬密封，密封性能難以保證。當(dāng)一個(gè)濾池在進(jìn)行氣反沖時(shí)，總是有少量氣體進(jìn)入其他正在工作的濾池，形成“氣頂托”現(xiàn)象，影響了過濾的正常進(jìn)行。同時(shí)，工作濾池液位的不斷升高，也使得V型濾池?zé)o法實(shí)現(xiàn)恒水位過濾，因而大大縮短了濾池的工作周期。
　　③氣、水反沖閥的開關(guān)行程信號(hào)不可靠、不穩(wěn)定，難以達(dá)到自控的要求。那種時(shí)有時(shí)無的 開關(guān)到位信號(hào)，往往使自控系統(tǒng)無所適從。
　　為使V型濾池可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行，并能最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反沖洗，決定更換所用蝶閥。

　　1 改造方案

　　將12格濾池的出水調(diào)節(jié)閥(DN450)、水反沖閥(DN500)、氣反沖閥(DN300)共36個(gè)蝶閥全部換成相應(yīng)規(guī)格的進(jìn)口氣動(dòng)蝶閥，保留電動(dòng)進(jìn)水、排水方閥。在一個(gè)濾池中并存氣動(dòng)閥、電動(dòng)閥的現(xiàn)象雖不協(xié)調(diào)，但它可解決濾池工作中存在的問題，同時(shí)也節(jié)約了資金。
由于氣動(dòng)蝶閥的引入，相應(yīng)地需增加空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)為其提供氣源(見圖1)；另外氣動(dòng)閥與電動(dòng)閥的控制思想截然不同，特別是DN450的出水調(diào)節(jié)閥的控制更是如此，故需要對原有的閥門控制柜進(jìn)行重新設(shè)計(jì)改造。

　　2 閥門控制柜

　　每格濾池設(shè)閥門控制柜一個(gè)，內(nèi)含進(jìn)水、排水電動(dòng)方閥控制電路各一套、氣動(dòng)的氣反沖閥、水反沖閥、出水調(diào)節(jié)閥控制電路各一套。為使控制電路簡單、穩(wěn)定、可靠，便于接線和自動(dòng)化控制，在每個(gè)控制柜內(nèi)還裝有小型PLC(984—A145)一臺(tái)，這樣閥門控制既可做到就地手動(dòng)，也可由PLC自動(dòng)控制，體現(xiàn)了集中管理，分散控制的思想。另外，兩臺(tái)反沖洗風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)反沖洗水泵也在1?？刂乒駜?nèi)的PLC控制下交替使用。
　　在濾池的5個(gè)閥門中，氣動(dòng)出水調(diào)節(jié)閥的控制是關(guān)鍵，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到V型濾池恒水位過濾能否實(shí)現(xiàn)。為了確保該閥安全、穩(wěn)定、可靠地工作，設(shè)計(jì)了兩套控制電路，一路是將濾池液位信號(hào)送到PLC，由PLC對液位做PID運(yùn)算，然后輸出運(yùn)算結(jié)果(4～20mA信號(hào))來控 制出水調(diào)節(jié)閥的開度；另一路是將濾池液位信號(hào)送到數(shù)顯儀(該數(shù)顯儀既能顯示濾池液位，也能顯示調(diào)節(jié)閥的開度，同時(shí)還能對液位信號(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算)后，也將運(yùn)算結(jié)果以4～20mA的信號(hào)形式輸出來控制出水調(diào)節(jié)閥的開度。兩種控制方式通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)開關(guān)來選擇使用。
　　為了在水沖洗時(shí)排盡濾砂底層下的氣體，在氣反沖洗閥門后還安裝了排氣電磁閥，其控制與水反沖閥常開點(diǎn)互鎖，還與氣反沖閥的常閉點(diǎn)互鎖，控制電路見圖2。

　　3 濾池自動(dòng)反沖洗

　　為使濾池能有序地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)反沖洗，將12個(gè)控制柜內(nèi)的PLC互連，并接入水廠的MB+網(wǎng)，其中1?？刂乒駜?nèi)的PLC作為濾池反沖洗的“調(diào)度”，即當(dāng)有某個(gè)濾池需要反沖洗時(shí)，就向1＃濾池的PLC發(fā)出反沖洗請求，1＃濾池的PLC對要進(jìn)行反沖洗的濾池進(jìn)行排隊(duì)，按 照“先進(jìn)先出”的原則逐個(gè)進(jìn)行反沖洗。濾池反沖洗的控制條件主要是工作時(shí)間和水池液位 。
　　當(dāng)反沖洗過程出現(xiàn)異常時(shí)，PLC將迅速作出反應(yīng)：
　?、亠L(fēng)機(jī)啟動(dòng)失敗
　　選用的離心式風(fēng)機(jī)功率為100 kW，啟動(dòng)時(shí)間要23s。若PLC在30s內(nèi)檢測風(fēng)壓達(dá)不到40kPa，則判斷風(fēng)機(jī)啟動(dòng)失敗，此時(shí)PLC就轉(zhuǎn)入濾池反沖洗失敗處理程序。
　?、谒脝?dòng)失敗
　　反沖洗水泵功率為75kW，啟動(dòng)時(shí)間為5s。若PLC在10s內(nèi)檢測的水壓達(dá)不到20kPa，則可 以判斷水泵啟動(dòng)失敗，此時(shí)PLC也轉(zhuǎn)入濾池反沖洗失敗處理程序。
　?、叟潘介y打開失敗
　　由于排水方閥是電動(dòng)的，其開啟時(shí)間需要120s。若PLC在150s內(nèi)檢測不到開啟到位的信號(hào)，則判斷排水閥開啟失敗，此時(shí)PLC也轉(zhuǎn)入濾池反沖洗失敗處理程序。
　　④氣反沖、水反沖閥打開失敗
　　氣反沖閥、水反沖閥都是氣動(dòng)閥，其開啟時(shí)間只要5s。若PLC在10s內(nèi)檢測不到開啟到位的信號(hào)，則判斷閥門開啟失敗，此時(shí)PLC也轉(zhuǎn)入濾池反沖洗失敗處理程序。
　?、轂V池反沖洗失敗處理
　　當(dāng)濾池在反沖洗過程中出現(xiàn)某種故障時(shí)，PLC轉(zhuǎn)入失敗處理程序，即停止反沖洗，恢復(fù)過濾狀態(tài)，同時(shí)關(guān)閉風(fēng)機(jī)、水泵，并向中控系統(tǒng)報(bào)警，通知有關(guān)人員檢查。
　?、夼潘介y提前關(guān)閉
　　在濾池反沖洗進(jìn)行到水沖洗最后十幾秒時(shí)，排水渠中都已是清水，為了避免清水流失，排水方閥應(yīng)提前開始關(guān)閉。電動(dòng)排水方閥的關(guān)閉時(shí)間為120s左右，經(jīng)過多次實(shí)踐，認(rèn)為提前70s開始關(guān)閉為好。
　　⑦停止反沖洗的步驟
　　根據(jù)常規(guī)的設(shè)計(jì)要求，停止反沖洗的步驟是先關(guān)閉水反沖閥、再停反沖洗水泵。由于水反沖洗閥門關(guān)閉很快(5s)，其形成的巨大水錘對閥門造成的沖擊勢必影響閥門的使用壽命，因此在實(shí)際操作控制時(shí)，應(yīng)是先關(guān)閉反沖洗水泵，延時(shí)10s后，再關(guān)水反沖閥。

　　4 改造后的運(yùn)行效果

　　濾池閥門于2000年7月改造完畢，自投入運(yùn)行以來效果良好，V型濾池的恒水位過濾特點(diǎn)突出，其液位的變化通常都是控制在±1 cm以內(nèi)。若一級(jí)泵站加(減)開一臺(tái)水泵(流量變化達(dá)20%)時(shí)，濾池液位的變化在5min內(nèi)即可達(dá)到設(shè)定的液位值，在PLC控制下也能很好地完成自動(dòng)反沖洗，因此整個(gè)改造工程完全達(dá)到了預(yù)期目的。

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收稿日期：2000-11-23