在线仪表在水厂自动控制系统中的应用分析

叶俊俊

摘 要：本文介绍了水厂几种常用的在线仪表，重点对各类在线仪表在水厂自动控制系统中的应用进行了分析与研究，并强调了仪表使用的注意事项，目的在于提高水厂自动控制系统应用水平，提高水厂运行效率。

关键词：在线仪表；水厂自动控制系统；应用

中图分类号：TU991.62 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0050-01

水廠的运行需要大量设备作为支撑，设备在不断运转过程中，出现故障不可避免。自动化控制系统即通过对计算机的应用，自动的对水厂各项设备运转情况加以控制，以及时发现异常，并及时处理的一种控制措施，对于水厂设备故障率的降低，及水厂经济效益的提高具有重要意义。

1 在线仪表

1.1 简述

在线仪表是指安装在工艺现场，提供24小时连续测量的现场分析仪表。[1]在线仪表最核心的部分便是传感器。传感器是由敏感元件组成的，可以将被测量对象转换成一定规律的电信号。

1.2 水厂常用的在线仪表及传感器类型分析

在制水工艺中，在线仪表用来监测工艺参数。例如用来测量水质的浊度仪，使用的是光敏传感器；测量水中游离氯的余氯仪，常用的有使用电极传感器，还有使用电化学传感器等；用来测量水位的液位计，常用的有超声波传感器，还有机械压力传感器等；用来测量流速的流量计有使用超声波传感器，还有使用电磁传感器等；用来测量压力的压力变送器则一般是机械压力传感器。

2 在线仪表在水厂自动控制系统中的应用

自动控制系统应用在现代制水过程中，使复杂的制水工艺变得简单有序。各个制水环节可以独立运行，并通过网络统一管理。值班人员只需在监控站内观察在线数据便能掌握各个系统运行状态。

水厂自动控制系统由多个子系统构成。因为各个控制系统要求不同，所以控制方式也区别。本文要介绍的是前馈的开环式控制系统和反馈的闭环式控制系统。在线仪表作为自动控制系统的感官部分，在各个系统中得到不同的应用。

2.1 浊度仪、流量计在自动加矾系统中的应用

矾全称为聚合氯化铝，是一种无机高分子絮凝剂，起净化水质作用。自动加矾系统，根据原水流量、原水浊度及沉淀池出口浊度数据来建立数学模型，编写程序，存于控制器中。当原水流量计、原水浊度仪数据发生变化时，控制器读取在线数据，实时控制加矾计量泵冲程、频率这两个参数，来控制加矾量，使沉淀池出口浊度保持在合理范围内。此自动控制系统为开环控制系统，控制较为简单，但对在线数据准确度要求较高。

2.2 余氯仪、流量计在加氯系统中的应用

在制水工艺中，加氯的主要作用是消毒。加氯系统分为前加氯系统和后加氯系统两个部分。

2.2.1 流量计在自动前加氯系统的应用

前加氯系统主要作用是杀死水中的有机物和微生物，投加点位于沉淀池前。自动前加氯系统是一般根据原水流量比来投加的，即通过实验计算出流量满量程时所需的加氯量，列出比例方程式。原水流量计输出4-20mA信号至控制器，控制器根据信号大小来控制加氯机阀门开度。

2.2.2 余氯仪自动后加氯系统的应用

后加氯系统主要作用是杀死残留细菌，并使出厂水中保证一定量的余量，抑制管网中细菌繁殖。水厂常用的控制方式为PID控制，通过对数学模型比例、积分、微分环节的设定，使系统快速趋于稳定，并减小静态误差。通过PID控制的闭环控制系统，受外界其他因素的影响较小，确保出厂水余氯控制在合理范围内。由于后加氯点至取样点之间管网较长，因此系统存在一定的延时，在设定PID参数时，可适当增加微分环节的比例。

2.3 液位计在滤池恒液位控制系统中的应用

在水厂制水工艺中，原水在经过沉淀池的絮凝沉淀后，水中大颗粒杂质及大部分有机物都被去除了。要保证出水厂浊度合格，滤池的过滤作用非常重要。本文要介绍的就是滤池的恒液位控制系统。水厂常用基于PID控制的恒液位控制系统。控制原理为：液位计测量滤池液位，并传输至控制器，通过和控制器中的设定值进行比较，来控制清水调节阀门。恒液位控制系统要求系统稳定后，水位不出现大的波动，在设定PID参数时可以考虑适当增加积分环节比例。

2.4 压力变送器在恒压供水系统中的应用

用户的用水量是动态的，恒压供水就是为了保证用户能用到足够压力的自来水。恒压供水系统属于自动控制系统的一部分，由控制器、送水泵、变频器等部分组成，属一种闭环控制系统。根据水厂要求，可设定具体压力值，系统在运行过程中，压力变送器会将当前水的压力值转换为电信号，传统到控制系统中，通过PID控制，计算出送水泵变频器的频率数值，频率调整后，水泵电机转速发生相应变化，始终保持出厂水压力在设定值范围内。

3 应用注意事项

（1）加矾系统、前加氯系统为开环控制系统，应保证原水流量计的准确度，定期进行校准。（2）涉及PID控制系统，在设定参数时，应考虑不同制水工艺对系统控制的不同要求。（3）需科学使用在线仪表，做好维护，降低故障发生几率。

4 结语

在线仪表在水厂自动控制系统中的应用，可有效提高水厂运行的稳定性，避免受液位过高、水压不稳定等的影响，对进出水量的控制及水质的提高造成阻碍，对水厂经济效益的提高具有重要意义。

参考文献

[1]洪觉民.现代化净水厂技术手册[M].中国建筑工业出版社，2012（9）：906-907.