V型滤池水位自动调节控制

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摘要：滤池是自来水厂净水工艺之中精度要求最高，结构最为复杂的部分，同时也是水厂的心脏，所以对整个水厂的建设有着重要的影响，本文笔者依据近年来施工的经验探讨了如何进行V型滤池水位自动调节控制。

关键词：V型滤池；水位调节；控制

中图分类号：K826文献标识码： A

引言

当前自动控制技术以及计算机技术在科技的推动之下出现较快的发展，自来水行业从人工操作设备制水逐渐转向了PLC控制自动制水转变。V型滤池因为每格滤池都会设置6―7个阀门，而每一座滤池设2，3台鼓风机和3台冲洗水泵，滤池如果建议凭借以前经验人工手动操作或者是是半自动控制而实际效果比较差，那么就可以实现恒水位过滤以及气水反冲洗，其操作的强度比较大。所以使用PLC控制系统就可以实现自动恒水位过滤以及气水反冲洗就变得特别的重要。工业控制系统大部分使用的是传统的、结构化的分析以及设计方法，使用这个方法设计出来的PLC程序个人色彩比较重、可读性很差，那么就给之后系统的维护以及功能扩展产生了较大的麻烦。

1、净水厂控制系统的要求

建设净水厂控制系统是为了实现在保证出厂水各项水质指标的前提下，连续、可靠完成净水厂各项工艺流程控制，达到降低净水生产成本、降低工人劳动强度的目的。从净水厂工艺角度出发，其控制系统应具备以下特性：

1.1、可靠性

系统的设备选型及组成应满足净水厂生产过程连续、可靠的需要，尽量减少因硬件设备故障而产出的对供水生产的影响;同时所有生产设备的操作设计都应该有手动/自动转换功能。

1.2、适用性

系统除应满足净水厂生产过程控制外，还应加强对生产过程的指导，为净水厂的生产管理提供决策依据。

1.3、可维护性

一个控制系统运行的可持续性取决于其维护工作是否能跟上，除了需要专业人才以外，系统软硬件在未来若干年内是否有良好的维护性也非常重要。

1.4、可扩展性

控制系统的可扩展性保证了未来净水厂在进行扩容、重大工艺改造后能够在以前的基础上继续进行升级改造，既降低了成本，又提高了效率。

2、V型滤池自动控制系统分析

2.1、气水反冲洗滤池的控制理论

专用仪表以及气动阀门的选择，这是V型滤池可以实现全自动控制的最为重要的问题。V型滤池可以正常运行的反冲洗水阀、气阀、清水阀以及排水阀，一般都是使用了气动蝶阀。专用仪表以及气动阀门全部使用具有世界先进水平的进口产品。而其各自来水公司则就可以依据本身的具体情况来决定使用国产的或者是使用进口的，然而应该注重选择质量上乘的。而与之相匹配的设备:鼓风机、空压机、水泵机组等等全都是用国产的则就可以满足要求，那么就没有进口的必要。

V型滤池自动控制系统的最为核心的技术则是恒水位过滤以及气水反冲洗。多格滤池并且控制好每一个的正常过滤、气洗、气水洗以及水洗等等。反冲洗通常只可以对单格滤池进行，依照之前的控制方式则就比较难将控制的要求实现。那么则就可以应该根据恒水位控制换人反冲洗工况条件、轮流来进行反冲洗操作，而整个过程之中的进水气动闸板、、排水气动调节蝶阀、水冲洗蝶阀排气阀门、气冲洗蝶阀、水位检测仪、出水气动调节蝶阀水头损失(滤床阻塞值)传感器，滤池设备间鼓风机、反冲洗水泵和空气压缩机这些设备都必须做好整体自动协调的控制。

2.2、滤池控制系统结构

“分散控制”的方式，则就是每一格滤池设置现场控制系统一套，而自动监控在滤池的操作状态同上传反冲洗工况信号。“集中管理”主要指的是使用一套智能化管理系统来对全部滤池的工况统一监控并且对其进行操作协调;对于单个滤池控制系统的反冲洗工况应该进行排序安排。

在自动过滤的状态之下，滤池在过滤过程之中，应该根据水位传感器测得的滤池水位的变化，调节滤池出水阀的开度，以确保滤池水位恒定、将进水流量作为滤池水位作反馈，使用PID调节控制滤后水调节阀门开度。调节周期应该高于1分钟，水位调节范围应该低于10mm，在调节的过程之中不应该受到滤料堵塞程度以及滤池进水量变化的影响。

2.3、控制系统功能

控制滤池开启的个数，应该依据滤池进水流量来确定滤池的开启个数，按先停先开，先开先停的原则确定某格滤池的开、停。而对于单格滤池进行恒水位控制的并且对单格滤池进行气水反冲洗过程控制，使用水位检测仪、水头损失(滤床阻塞值)传感器、浊度在线监测仪来进行联合判断滤池的反洗工况条件，同时应该通过程序智能判断反冲洗工况的进行，这样就可以确保反冲洗工况的进行以及效率、节约成品水、确保出水水质，并且也应该尽量避开使用水高峰期，确保成品水量。协调好每一个滤池进行反冲洗操作的顺序，执行对于滤池进行强冲洗与内部外部网络的通信。

2.4、控制系统I/O点设计

一个控制系统在其工艺流程确定下来以后,首先应对其控制的I/O点进行设

计和确认,如此方能在以后对的仪表和控制单元的容量设计得出结论。这里,将进行两部分的I/O设计,一个是单组滤池所需I/O点,一个是公共设备控制单元所需I/O点。

根据V型滤池工作流程及工艺状况,单组滤池的水位及清水阀的开度是需要采集的模拟量信号共2个模拟量输入点,单组滤池的滤后水浊度将放在公共控制单元;由于清水阀是调节阀,因此需要配置一个模拟量输出;6台阀门的位置及故障信号反应各阀门的运行状况,需要配置18个数字量输入点;除清水阀以外的5台阀门均使用开关控制,因为配置10个数字量输出点。

3、运行调试中存在问题

V型滤池运行中的控制过程较为复杂，每组滤池运行关系到到6―7台阀门2台风机2台水泵的自动控制，在这之中滤池水位的控制则是为了确保滤池可以正常运行的重点。V型滤池进行运作的时候，则就要求滤池水位应该总体保持稳定。滤池的深度是1.5m，而工作水位则要求控制在0.95―1.05m，可以通过调节出水调节阀的开度进而控制好滤池的水位。

在最开始的程序设计之时，通常1m水位当做标准值对其进行控制，当水位高于1m之时，那么则应该将调节阀的开度开大；如果位比1m低之时，应该减小出水调节阀开度；在调试之中通常则就会出现水位大幅度波动以及满池和干池交替的现象，调整了出水调节阀的动作频率以及幅度依然不能满足控制的要求。通出现这种现象的原因主要有：第一、滤池进水以及滤池出水变化的范围比较大，水位变化滞后的时间不确定;第二出水调节阀为蝶型结构阀板开度与出水流量不是比例对应关系。对于出现的问题，应该试商用减小出水调节阀动作范围、在满足工艺要求的情况之下扩大水位波动范围的方法做好程序设计工作。

4、解决措施

对于出现的问题，应该不断完善自动控制的过程，可以形成以下的水位自动调节控制程序，当滤池开始进水之后，其水位则就在0.95m以下之时，出水调节阀则表现为关闭的状态。如果水位升到0.95m之时，其出水调节阀则应该开到30%。在水位高于0.95m之时，低于1.05m的范围之时，每5s应该比较一次水位变化的方向；如果水位上升之时，其出水调节阀开1%，最大到80%；如果水位下降之时，其出水调节阀应该关到1%，其最小应该关到30%；水位保持恒定之时，阀门开度应该保持不变。出水调节阀在30%―80%之间自动调节。如果水位小于0.95m之时，即使水位上升，出水调节阀开度维持不变；水位下降时，按正常程序调节。如果水位高于1.05m之时，即便是水位下降的话，其出水调节阀开度维持不变；水位上升之时，应该依照正常调节程序进行调节。当出水调节阀开度到80%、水位达到1.2m之时，滤池则应该进入到反洗程序之中 。

PLC的控制通常包括有：开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量和数字量之间的刀D转换及D/A转换。PLc厂家都生产配套的刀D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量FO模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

5、结语

滤池控制在水厂自动化之中这是一个比较难设计的环节，使用系统化模块化设计技术开发水厂V型滤池自动控制系统，获得了一定的成果，使其控制系统有着结构较为优良，程序维护性以及扩展性比较好等等优点，使得设备同数据之间进行机地结合在一起，使用统筹的方式可以有效解决复杂的问题，并且减少运算量，有效提升了处理的速度，使得系统的物理配置变得更加的合理。

参考文献：

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