容振輝　 張戎
（廣東省惠州市自來(lái)水總公司，廣東惠州，516003）

　　摘要：V型濾池氣動(dòng)蝶閥的使用管理是V型濾池運(yùn)行能否成功的關(guān)鍵因素之一。通過(guò)對(duì)閥門(mén)的技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的最優(yōu)化控制，對(duì)V型濾池的優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)行和降低維護(hù)費(fèi)用都能起到重要作用。
　　關(guān)鍵詞：V型濾池 氣動(dòng)蝶閥 電磁閥 氣路分配器

1、前言

　　惠州市自來(lái)水總公司江北水廠采用的是氣水反沖洗V型濾池，它具有出水水質(zhì)好、運(yùn)行周期長(zhǎng)、反沖洗效果好和便于自動(dòng)化管理的特點(diǎn)。濾池采用的是法國(guó)Amri的氣動(dòng)蝶閥，按類(lèi)型可分為比例調(diào)節(jié)型的出水閥和開(kāi)關(guān)型的反沖洗水閥、反沖洗氣閥、放氣閥，它們具有響應(yīng)時(shí)間短、氣密性好、調(diào)節(jié)性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)，其蝶閥的外型圖如圖一。為使這些氣動(dòng)蝶閥的工作更符合江北水廠的生產(chǎn)實(shí)際，三年來(lái)我們對(duì)它們進(jìn)行了三次技術(shù)改造：

2、V型濾池氣動(dòng)蝶閥的三次技術(shù)改造

2.1出水閥動(dòng)作頻率的整定
　　在濾池的氣動(dòng)閥門(mén)中，出水閥的控制作用最為關(guān)鍵，它直接關(guān)系到V型濾池恒水位過(guò)濾能否實(shí)現(xiàn)。濾池恒水位控制原理圖如下：

　　濾池在正常過(guò)濾狀態(tài)時(shí)，PLC（可編程控制器）的A/D轉(zhuǎn)換器采集電子水位感應(yīng)器測(cè)出的濾池水位值，將此數(shù)值與PID運(yùn)算中的設(shè)定值進(jìn)行比較，并輸出一個(gè)4～20mA控制值，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換給出水閥的控制主板，最終通過(guò)PID程序使兩者差值減為最小，達(dá)到恒水位控制。V型濾池恒水位過(guò)濾的特點(diǎn)決定了出水閥頻繁工作的特性，再加上江北水廠濾池面積較大，增加了水位調(diào)節(jié)的難度，使得出水閥調(diào)節(jié)頻率高達(dá)2次/秒。水廠運(yùn)行一年不到，各閥門(mén)構(gòu)件均出現(xiàn)了不同程度的磨損，出水閥執(zhí)行構(gòu)件——三位四通氣路分配器（圖二中B點(diǎn)）內(nèi)部起控制氣路方向作用的不銹鋼圓軸因磨損出現(xiàn)凹槽，致使出 水閥的調(diào)節(jié)速度減慢直至無(wú)法動(dòng)作。在維持濾池恒水位的基礎(chǔ)上降低閥體動(dòng)作頻率是解決這一問(wèn)題的最根本方法。我們對(duì)出水閥主線路板的靈敏度（Sensitivity）和允許偏差（Dead band）（圖二中的S、D點(diǎn)）電阻進(jìn)行了調(diào)整，降低靈敏度，增大允許偏差，重新設(shè)定閥體氣動(dòng)與電動(dòng)的配比參數(shù)。經(jīng)一段時(shí)間的調(diào)整和觀察，在保證各組濾池的液位變化都能夠控制在±1cm的情況下，出水閥動(dòng)作頻率由2次/秒下降到了0.1次/秒，大大延長(zhǎng)了氣路分配器的使用壽命。

2.2反沖洗閥門(mén)電磁閥降壓改造
　　V型濾池的反沖洗水閥、反沖洗氣閥和放氣閥的能否正常啟閉關(guān)系到濾池反沖洗過(guò)程的成敗。反沖洗閥門(mén)內(nèi)采用了AC220V的電磁閥（圖二中A點(diǎn)），通過(guò)電磁閥對(duì)氣路的通斷作用實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的目的。當(dāng)反沖洗程序被執(zhí)行時(shí)，濾池站PLC的Y輸出觸點(diǎn)接通AC220V電路，令閥門(mén)動(dòng)作。原理如圖三（1）。但由于反沖洗時(shí)鼓風(fēng)機(jī)和水泵的啟動(dòng)令電壓產(chǎn)生波動(dòng)，導(dǎo)致電磁閥啟閉電流增大并燒壞電磁閥，致使閥門(mén)不能動(dòng)作。PLC在20秒內(nèi)檢測(cè)不到閥門(mén)啟閉到位的信號(hào)，則判斷閥門(mén)開(kāi)啟失敗，PLC也將轉(zhuǎn)入濾池反沖洗失敗處理程序。水廠運(yùn)行不到兩年，共有17個(gè)電磁閥燒壞，導(dǎo)致反沖洗過(guò)程經(jīng)常失敗。為降低這一峰值電流，在保證電磁閥正常工作的情況下，我們通過(guò)改變電磁閥的輸入電壓來(lái)降低電磁閥的啟閉電流。2002年3月，對(duì)十組濾池電磁閥的輸入電壓進(jìn)行了改造，用變壓器將原來(lái)的AC220V降為AC110V，電路中增加中間繼電器以控制電源的開(kāi)斷，其改造原理如圖三（2）。改造后，電磁閥的使用壽命雖然得到一定的延長(zhǎng)，但依然存在著的燒壞現(xiàn)象表明了交流電磁閥的不穩(wěn)定性。為此，我們用直流24V的電磁閥替換原反沖洗閥內(nèi)交流220V的電磁閥,并將交流220V的輸入電壓改為直流24V穩(wěn)壓電源。改造原理如圖三（3）。2002年9月，對(duì)十組濾池中的四組進(jìn)行了改造，至今未發(fā)現(xiàn)電磁閥有燒壞現(xiàn)象。
2.3出水閥開(kāi)度控制值的調(diào)整

　　隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，江北水廠的供水量亦不斷攀升。在供水高峰期間，濾池的濾水量可達(dá)到11000 m3/h，濾池的濾速也因此由設(shè)計(jì)的8.6m/h提高到10.5m/h。由于PLC設(shè)置的出水閥可自動(dòng)調(diào)節(jié)控制值為0～60，在自動(dòng)控制狀態(tài)下的最高濾速也僅為9.5m/h，無(wú)法完全處理上述過(guò)水量，導(dǎo)致濾池水位不斷上升。此時(shí)唯有通過(guò)手動(dòng)將出水閥開(kāi)啟度加大來(lái)降低濾池水位。在此高低水位調(diào)整期間，最大濾速達(dá)到了13.5m/h，大大超過(guò)了濾池的負(fù)荷。濾速的提高，使下濾水流與濾料表面的剪切力增大，濾料表面吸附的雜質(zhì)顆粒將隨剪切力的增大而脫落，導(dǎo)致濾層的早期濁度穿透，不但污染濾后水水質(zhì)，也縮短了濾池過(guò)濾周期。解決這一問(wèn)題的根本辦法是保持濾池水位的恒定，以避免濾池水位人工高低轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)的過(guò)大濾速。我們對(duì)濾池PLC站的程序進(jìn)行了修改，將出水閥的最大可自動(dòng)調(diào)節(jié)控制值由60提高到68，加大在濾池在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的出水閥開(kāi)啟度，使濾速可達(dá)到11.0 m/h，稍大于最大需濾水量的強(qiáng)制濾速，以保證濾池水位恒定。濾閥控制值經(jīng)調(diào)整后，由于不用頻繁人工調(diào)整濾后水位，濾后水的水質(zhì)較調(diào)整前有了大幅改善。

3、結(jié)論

　?。?）根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際調(diào)整閥門(mén)的設(shè)置，使閥門(mén)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)最佳狀態(tài)，再通過(guò)修改PLC和PID程序使得軟硬件配合達(dá)到最優(yōu)化，是V型濾池運(yùn)行能否成功的關(guān)鍵因素之一。（2）V型濾池閥門(mén)的元件應(yīng)根據(jù)使用情況進(jìn)行選用，這可增加閥門(mén)元件的使用壽命和減少維護(hù)成本。（3）進(jìn)口設(shè)備的配件存在進(jìn)貨周期長(zhǎng)且價(jià)格昂貴的特點(diǎn)，如有技術(shù)穩(wěn)定的國(guó)產(chǎn)替代品,宜進(jìn)行更換改造。

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容振輝(1975年—　 )，男，漢，工學(xué)學(xué)士，工程師。1998年畢業(yè)于湖南省湖南大學(xué)土木工程系給水排水專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任惠州市自來(lái)水總公司江北水廠廠長(zhǎng)，負(fù)責(zé)水廠生產(chǎn)和技術(shù)研究工作。聯(lián)系電話(huà)：0752—2810982　 Email：rzh7@21cn.com

張戎（1963—　 ），男，漢族，工學(xué)士，給水排水高級(jí)工程師，惠州市自來(lái)水總公司總工程師，從事城市供水工作二十多年，對(duì)給水設(shè)計(jì)、施工、管理有豐富的經(jīng)驗(yàn)。聯(lián)系電話(huà)：0752—2816978。E-mail:ZhangRong817@21cn.com