平流沉淀池吸泥機(jī)自動(dòng)化方式的探討

The discussion of sedimentation tank scraper automation

傅曉冬　張 鋒——杭州市水業(yè)集團(tuán)有限公司

關(guān)鍵詞：吸泥機(jī) 真空引水系統(tǒng) 氣環(huán)泵 自控方式 控制邏輯

　　當(dāng)前在新建水廠中平流沉淀池正得到日益廣泛的應(yīng)用，而吸泥機(jī)作為平流沉淀池的重要設(shè)備，其自動(dòng)化已經(jīng)成為水廠自控系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分。吸泥機(jī)運(yùn)行正常與否直接關(guān)系到平流沉淀池的運(yùn)行效果，因此有必要對(duì)如何簡(jiǎn)單高效地實(shí)現(xiàn)吸泥機(jī)自動(dòng)化進(jìn)行探討。

一、吸泥機(jī)真空引水系統(tǒng)

　　目前采用的吸泥機(jī)大多為行車雙驅(qū)動(dòng)式，排泥方式為虹吸式、泵吸式或虹、泵吸 轉(zhuǎn)換方式。泵吸方式適用于原水濁度較高、泥砂比重較大的場(chǎng)合，一般水廠中虹吸方式使用幾率還是比較高的。虹吸式系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)單，就真空引水系統(tǒng)采用的設(shè)備而言有兩種不同的形式——潛水泵型和氣環(huán)泵型。以下是2種真空引水系統(tǒng)的示意圖：

　　潛水泵型真空引水系統(tǒng)是一種傳統(tǒng)的使用最為廣泛的真空引水系統(tǒng)，對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行總結(jié)，具有以下4方面的缺陷：
　　 1、潛水泵置于水下，一般采用的國(guó)產(chǎn)潛水泵無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間較短，一旦出現(xiàn)潛水泵故障必須降低平流沉淀池水位才能進(jìn)行檢修或更換，影響工藝系統(tǒng)正常運(yùn)行，操作較為不便。
　　 2、潛水泵置于水下，吸口易被異物堵塞，造成吸力下降，真空形成時(shí)間拉長(zhǎng)或難以形成真空。清除堵塞異物必須降低平流沉淀池水位才能進(jìn)行，影響工藝系統(tǒng)正常運(yùn)行，同樣操作不便。
　　 3、冬季低溫時(shí)，真空引水管路中積留的原水中雜物易造成管路結(jié)冰，無(wú)法形成真空，使吸泥機(jī)陷入癱瘓，只有自然或人工解凍后方能恢復(fù)運(yùn)行，影響冬季的正常運(yùn)行。
　　 4、利用潛水泵產(chǎn)生真空，電耗和水耗較大。以筆者所在的杭州市水業(yè)集團(tuán)下屬的九溪和南星2家水廠為例，潛水泵選用功率為3KW，流量為45m³/h。
　　 而相比之下，氣環(huán)泵型真空引水系統(tǒng)雖出現(xiàn)較晚，但具有顯著優(yōu)點(diǎn)：
　　 1、氣環(huán)泵置于吸泥機(jī)車體上，工作介質(zhì)為清潔空氣，不易堵塞，噪音極低，即使出現(xiàn)設(shè)備故障也便于檢修，不影響工藝系統(tǒng)運(yùn)行。
　　 2、氣環(huán)泵的工作方式?jīng)Q定了其具有較長(zhǎng)的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間。
　　 3、如輔以液位開(kāi)關(guān)或延時(shí)控制，在水位到達(dá)氣環(huán)泵安裝高度前停止氣環(huán)泵運(yùn)行，可保證冬季無(wú)結(jié)冰現(xiàn)象產(chǎn)生。
　　 4、按照一般設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)于引水高度在氣環(huán)泵選用功率為1.5KW即可，水耗可忽略不計(jì)，節(jié)能節(jié)水前景較好。
　　 筆者所在的2家水廠在吸泥機(jī)改造中先后采用了氣環(huán)泵型真空引水系統(tǒng)，投入運(yùn)行后效果良好。

二、吸泥機(jī)自控方式和控制邏輯

　　在傳統(tǒng)的吸泥機(jī)自控方式中，考慮到平流式沉淀池的沉淀特性，往往將沉淀池的前1/3段作為吸泥重點(diǎn)，一般設(shè)置工作行程為1/3行程往返+全程往返。在一些老水廠中吸泥機(jī)往往采用在起點(diǎn)、1/3處和終點(diǎn)分別設(shè)置機(jī)械撞塊來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電控制，真空形成后吸泥機(jī)開(kāi)始走行程，潛水泵在行程中一般不停運(yùn)，此種運(yùn)行方式較為呆板，原水濁度變化時(shí)調(diào)節(jié)余地較小，電耗水耗較高。另一種模式是在吸泥機(jī)上設(shè)置小型PLC，根據(jù)全程時(shí)間設(shè)置2~3個(gè)PLC定時(shí)器實(shí)現(xiàn)1/3+2/3+全程的控制模式，但如果要變更控制模式必須由技術(shù)人員攜手持式編程器到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整定時(shí)器預(yù)置值或修改程序，調(diào)整較為不便。
　　 筆者所在的九溪和南星2家水廠采用了吸泥機(jī)直接由已有的中型PLC控制，通過(guò)組態(tài)軟件在計(jì)算機(jī)上調(diào)整行程和周期的方式，具有遠(yuǎn)程設(shè)定，調(diào)整靈活的特點(diǎn)，較好地實(shí)現(xiàn)了吸泥機(jī)的無(wú)人管理?，F(xiàn)簡(jiǎn)單介紹一下其自控方式和控制邏輯。
　　 2家水廠原有吸泥機(jī)均為有軌普通雙驅(qū)動(dòng)式，考慮到動(dòng)力線已經(jīng)是滑線形式，為降低改造成本，采用增加一條信號(hào)扁平電纜，與動(dòng)力線一起固定在攜纜小車上的方式解決信號(hào)傳輸問(wèn)題。與I/O信號(hào)采用2.4G無(wú)線主從電臺(tái)傳輸方式相比，實(shí)現(xiàn)了同樣功能卻可節(jié)約大量資金。吸泥機(jī)I/O信號(hào)線經(jīng)過(guò)渡接線箱直接進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)中型PLC柜。真空引水系統(tǒng)采用氣環(huán)泵形式，在氣環(huán)泵安裝高度以下設(shè)置液位開(kāi)關(guān)，以便在引水水位到達(dá)氣環(huán)泵安裝高度前停止氣環(huán)泵運(yùn)行。破真空采用電磁閥和延時(shí)繼電器組合控制方式。PLC只向吸泥機(jī)發(fā)出向前或向后指令，抽真空和破真空均由就地控制箱完成。PLC的吸泥機(jī)子程序中設(shè)置了3個(gè)行程和1個(gè)停止周期，均由PLC定時(shí)器控制，可由計(jì)算機(jī)輸入定時(shí)器預(yù)置值。控制邏輯如下：

　　除以上控制邏輯外，在程序調(diào)試中還陸續(xù)增加了一些輔助功能，以使吸泥機(jī)的控制更加完善。
　　 1、考慮到檢修需要，程序中增設(shè)了停止位，以便在需要時(shí)可將吸泥機(jī)從任意行程中停止。
　　 2、吸泥機(jī)停止運(yùn)行后，就地控制箱內(nèi)的破真空延時(shí)繼電器延時(shí)2分鐘后破真空，以節(jié)約半成品水，同時(shí)可避免在換向的短暫停止時(shí)間內(nèi)破真空。
　　 3、為防止吸泥機(jī)在中途出現(xiàn)突發(fā)故障，當(dāng)失去自動(dòng)狀態(tài)或進(jìn)入故障狀態(tài)時(shí)，對(duì)3個(gè)行程和進(jìn)入停止周期的標(biāo)志位清0，以保證故障恢復(fù)后先從故障地點(diǎn)返回起點(diǎn)。
　　 4、為防止行程輸入有誤，第一行程設(shè)默認(rèn)值30%，停止周期設(shè)默認(rèn)值8小時(shí)，如第2行程為空則跳轉(zhuǎn)到第3行程，如第3行程或第2、3行程均為空則跳轉(zhuǎn)到停止周期。這樣還可以實(shí)現(xiàn)1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)行程的不同組合，如僅僅30%行程或20%+90%的組合行程，或是25%+50%+100%的組合行程。輔以停止周期的調(diào)節(jié)，值班人員可根據(jù)原水濁度變化在計(jì)算機(jī)上靈活調(diào)節(jié)吸泥機(jī)的吸泥量。如有需要還可進(jìn)一步開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)按照原水濁度遞增自動(dòng)選擇相應(yīng)行程組合，以最大程度地節(jié)約半成品水，與采用污泥泥位計(jì)有異曲同工之效。
　　 以上程序在九溪水廠SCHNEIDER Telemecanique V5系列PLC TSX67/455 和南星水廠ROCKWELL AB COMPACT LOGIX 系列PLC 1769 L32E 2種平臺(tái)上分別完成調(diào)試并投入運(yùn)行，效果良好。

三、結(jié)語(yǔ)

　　水廠吸泥機(jī)的自控改造不僅是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的需要，也是提升技術(shù)和管理水平，進(jìn)而保障水質(zhì)的需要。在設(shè)備改造中，一方面要注重新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的運(yùn)用，另一方面也要因地制宜，注重發(fā)揮已有設(shè)備的作用，以最省的投入來(lái)實(shí)現(xiàn)最大的效益。以上的探討旨在總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，與同行分享工作心得，有不當(dāng)之處歡迎批評(píng)指正。

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