葛新
(勝利油田供水公司 耿井水廠，山東 東營 257094）

　　摘要：脈沖澄清池手動排泥不及時，影響澄清池的正常運行，針對該問題結(jié)合實際，水廠采用了自動控制排泥技術(shù)。在脈沖澄清池自動控制系統(tǒng)中監(jiān)控主機、通信網(wǎng)絡(luò)、PLC和應(yīng)用軟件實現(xiàn)可靠性技術(shù)設(shè)計， 實現(xiàn)了定時排泥和自控排泥兩種方法排泥。
　　關(guān)鍵詞：水廠；計算機應(yīng)用；澄清池
　　中圖分類號：TU991.62　　 文獻標識碼：B　　 文章編號：1009—2455(2004)05—0032—03

　　耿井水廠日供水20×10⁴m，，擔(dān)負著勝利油田大部分區(qū)域生活飲用水的供水任務(wù)。工藝中采用了脈沖澄清池，由于脈沖澄清池對水質(zhì)、水量變化比較敏感，操作管理要求比較高。在澄清池的運行管理中，及時排泥是主要環(huán)節(jié)之一。一般水廠的澄清池依靠手動操作排泥，靠人工操作不僅增加了工作人員的勞動強度，而且還會由于人為原因造成排泥滯后，影響出水水質(zhì)，不利于澄清池的正常運行，為此工程中采用了自動控制排泥技術(shù)，該技術(shù)在脈沖澄清池的排泥控制方面有新的突破。該項目被國家建設(shè)部確定為“九·五”科技攻關(guān)項目，城市供水系統(tǒng)監(jiān)測和自動化系統(tǒng)“十大樣板示范工程”之一。

1 控制系統(tǒng)的組成及功能

　　控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)采用集散型，由一個中心控制系統(tǒng)、2個PLC監(jiān)控單元通過高速數(shù)據(jù)通信鏈路組成一個由中控室工控機對各環(huán)節(jié)工況的集中管理分散控制的小型自動監(jiān)控管理系統(tǒng)(DCS)。具體來說，系統(tǒng)由中控室單元、脈沖澄清池控制單元和數(shù)據(jù)通信鏈路三部分組成。現(xiàn)場設(shè)備通過PLC采用串行通信傳輸方式與中央控制室構(gòu)成有線通信網(wǎng)絡(luò)?？傮w結(jié)構(gòu)框圖如圖1。

1.1 脈沖澄清池控制單元
　　此單元由PLC智能控制終端(A-B-SLC5001套)及其應(yīng)用軟件，1720D濁度連續(xù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，SS6濁度儀，排泥閥及其控制柜等組成。PLC控制單元結(jié)構(gòu)如圖2。

　　監(jiān)控參數(shù)共28個，見表1。

表1 監(jiān)控參數(shù)

　　控制單元的功能：
　?、俦O(jiān)測澄清池出水濁度及泥水界面層濁度，并實現(xiàn)兩種方式的自動排泥。
　?、诟鶕?jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)控制排泥閥的開啟和關(guān)閉。
　?、郾O(jiān)測原水、出廠水濁度等參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時作出報警并執(zhí)行切換程序。
　　④執(zhí)行中控室發(fā)來的各種命令、新參數(shù)的設(shè)定與執(zhí)行、控制方式的切換等。
　?、萦捎谀撤N突發(fā)因素導(dǎo)致澄清池出水濁度超過允許值(15 NTU)時，系統(tǒng)自動報警并作出按用戶要求的相應(yīng)處理(如強行排泥或增加藥液的投加量)。

2 控制排泥的方法

　　控制排泥的方法有兩種：即定時排泥和自控排泥。
　　①設(shè)定排泥時間(0-8h可調(diào))，按時間設(shè)置自動定時排泥，排泥的周期和排泥的起始時間間隔可由經(jīng)驗確定，也可根據(jù)對運行數(shù)據(jù)的分析來確定。
　?、诿}沖澄清池的結(jié)構(gòu)特點是泥渣濃縮室為斗型，優(yōu)點是排泥較均勻，斗坡又利于排泥，因此可以用泥層測厚儀來監(jiān)示泥斗泥渣的厚度。具體方法是監(jiān)測澄清池中某一深度的泥水層面濁度，根據(jù)測得的泥水層面濁度和由中控室下載得到的澄清池出水濁度數(shù)據(jù)，通過對運行工況的分析，在保證澄清池出水濁度處于最佳范圍的情況下，求得開始排泥的最佳泥水層面濁度值和結(jié)束排泥時最合理的泥水層面濁度值，作為SS6濁度儀的設(shè)定的排泥上下限。(此設(shè)定值可在線修改)。當泥水層面濁度達到上限設(shè)定值時，發(fā)出開始排泥的預(yù)警并延時自動開啟排泥自動閥，開始排泥；當泥水層面濁度降到下限設(shè)定值時，發(fā)出停止排泥的預(yù)警，并延時自動關(guān)閉電動閥，停止排泥。當澄清池出水濁度達到設(shè)定值(<15 NTU的一個實驗數(shù)據(jù))而排泥條件未滿足，發(fā)出預(yù)警信息，通知現(xiàn)場有關(guān)人員采取增加藥液投加量或采取其他措施，必要時可對有關(guān)參數(shù)加以修正。

3 設(shè)計中系統(tǒng)特點及幾個技術(shù)問題的處理

　?、僭谟嬎銠C監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計上，引用了比較成熟的PLC技術(shù)為基礎(chǔ)，PLC是專為滿足各種控制場合而設(shè)計的，它具有可靠性高、系統(tǒng)配置靈活、調(diào)試及維護方便等特點。采用多臺PLC控制單元同時工作，各自完成其特定功能的方式，把風(fēng)險分散。當某一臺出現(xiàn)故障時，不影響系統(tǒng)其它功能的完成。
　?、谠诒鞠到y(tǒng)硬件設(shè)計中采用了美國AB公司的PLC可編程控制器。在PLC控制箱內(nèi)采用電隔離措施，以減少電源干擾。所有儀表設(shè)備全部采用美國HACH公司的原裝進口產(chǎn)品。儀表具有自診斷功能，如果測試到某儀器或系統(tǒng)不正常時，顯示器將顯示表示故障原因的誤碼并記人報警記錄。與中控室通訊同樣采用了AB公司的高速數(shù)據(jù)通信鏈路，并配置了專用屏蔽雙絞線電纜，抗干擾性強、頻帶寬、傳輸速度快、敷設(shè)簡單，系統(tǒng)架構(gòu)方便。
　?、圮浖晒I(yè)組態(tài)軟件包開發(fā)完成。軟件采用模塊結(jié)構(gòu)，界面友好，可視性強。采用全集成和圖示化的開發(fā)方式，對于用戶而言，在開發(fā)過程中基本上可不考慮如何編程的問題，可將精力集中于對過程自動化流程分析、規(guī)劃和設(shè)計上。另外，軟件采用分布式結(jié)構(gòu)，可方便組態(tài)，接口開放，擴展靈活，具有高效和實用的優(yōu)點。通訊子模塊選用了美國AB公司的軟件，該軟件連接由于得到了微軟公司的直接支持，它在和其它數(shù)據(jù)處理軟件作動態(tài)數(shù)據(jù)交換時有獨到之處，既提高了通信的可靠性又增強了系統(tǒng)的靈活性。
　?、茉谥锌貦C應(yīng)用軟件編程中描繪出了濁度、流量、電壓、電流等實時曲線圖、直方圖。每條曲線都是由某個參數(shù)的24h數(shù)值組成的，可清楚地表明每日某個參數(shù)的高峰、低谷期。為了在同一坐標系表示不同的曲線，各種曲線用不同顏色區(qū)分開，清晰可辨。
　?、菰撓到y(tǒng)配備了語音技術(shù)，可以隨時報告工作狀況，它由普通話錄制合成，固化到文件中，由中控機根據(jù)控制單元發(fā)來的信息調(diào)出聲音文件進行報警。
　?、抻捎谟嬎銠C硬盤是一種大容量的外部存儲介質(zhì)，它面對的用戶往往不止1個，正是由于這種開放式的使用使得各個用戶的數(shù)據(jù)變得相當透明，這就違背了用戶的意愿。因此，為了保證控制系統(tǒng)的安全性，在中控室采用了一種限制用戶使用操作權(quán)限的加密方法，它把用戶設(shè)置成不同的權(quán)限值，根據(jù)權(quán)限值來限制哪些人不能操作，哪些人只能查閱數(shù)據(jù)，哪些人可以修改數(shù)據(jù)。在中控機對各控制點需要修改數(shù)據(jù)或即時控制之前，必須通過權(quán)限值對操作員的身份進行驗證，驗明正確后才允許實施操作。這一點在實際工作中非常重要。

4 系統(tǒng)的初步評價

　　系統(tǒng)連續(xù)運行3 a來，實踐證明，軟硬件完備，工作狀況良好。在供水事業(yè)的科學(xué)管理和經(jīng)濟運行方面，具有一定的價值。
4.1 提高了管理水平
　　使用自動化監(jiān)控排泥系統(tǒng)代替了人工操作，現(xiàn)可通過自控或定時兩種方式進行排泥并能從顯示屏幕上看到有關(guān)濁度曲線的變化情況，隨時掌握濁度值。對關(guān)鍵信號有語音報警，供值班人員及時掌捐設(shè)備運行情況，及時發(fā)現(xiàn)問題以便保養(yǎng)和檢修。
4.2 提高了水質(zhì)的合格率
　　通過自動排泥系統(tǒng)，實現(xiàn)科學(xué)地控制排泥周期，有利于澄清懸浮泥渣層良好地工作，比較穩(wěn)定的保持澄清池中的泥渣平衡，提高混凝效果，確保澄清池出水濁度控制在要求的范圍內(nèi)，為濾池過濾工藝提供科學(xué)的保障，實現(xiàn)水質(zhì)達標。
4.3 減輕了工人的勞動強度
　　以前值班人員要去現(xiàn)場手動操作，現(xiàn)在可以在機房內(nèi)監(jiān)控操作，工作環(huán)境好。同時也消除了不安全因素。
4.4 提高了經(jīng)濟效果
　　使用自動化監(jiān)控系統(tǒng)，每崗減少人員1名，招目前5個崗位、5個班組計算共減少25人，按每人每年工資收入2萬元計算，1年可節(jié)約50萬元。

作者簡介：葛新(1970—)，女，山東聊城人，工程師，石油大學(xué)計算機專業(yè)畢業(yè)，電話(0546)8551400，gexin@mail.slof.com。