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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用自动化外表在水处理系统中地应用本站供应 ,应用领域：水处理 /环保 本 文 作 者 杨 祖 萍 女 士 , 天 津 市 给 排 水 研 究 设 计 院 工 程 师 . 关 键 词：水 处 理 系 统 检 测 仪 表 监 控 系 统随着我国改革开放政策地深化和国外贷款工程地不断增多 ,运算机测控治理系统已普遍进入净水厂自动化领域 .目前 ,国内净水厂自控系统采纳最多地是由工业运算机 IPC+ 可编程序规律掌握器 PLC+ 自动化 仪 表 组 成 地 多 级 分 布 式 计 算 机 测 控 管 理 系 统 . 一 自 动
2、化 仪 表 在 水 处 理 系 统 中 地 重 要 地 位在现代化地净水厂中 ,每一个生产过程总是与相应地外表及自控技术有关 .外表能连续检测各工艺参数,依据这些参数地数据进行手动或自动掌握,从而和谐供需之间、系统各组成部分之间、各水处理工艺之间地关系 ,以便使各种设备与设施得到更充分、合理地使用 .同时 ,由于检测外表测定地数值与设定值可连续进行比较 ,发生偏差时 ,立刻进行调整 ,从而保证水处理质量 .依据外表检测地参数 ,能进一步自动调剂和控制药剂投加量 ,保证水泵机组地合理运行 ,使治理更加科学化 ,达到经济运行地目地 .由于外表具有连续检测、越限报警地功能 ,便于准时处理事故 .外表
3、仍是实现运算机掌握地前提条件 .所以在先进地水处理系统中 , 自 动 化 仪 表 具 有 非 常 重 要 地 作 用 . 二 水 处 理 系 统 常 用 仪 表 地 分 类给水工程所用外表大致可分为两大类：一类属于监测生产过程物理参数地外表 ,如检测温度、压力、液位、流量等 .这类外表采纳国产表 ,其性能和质量基本能满意要求 .另一类属于检测水质地分析外表 ,如检测水地浊度、 pH 值、溶氧含量、余氯、SCD 值等 .这些专用外表在我国进展比较晚 ,因此 ,通常选用国外先进 产 品 , 从 长 远 观 点 看 是 比 较 经 济、可 靠 地 . 检测外表地好坏直接关系到给水自动化地成效 .在工
4、程设计过程中 ,从外表地性能、质量、价格、备件情 况 、 售 后 服 务 等 方 面 进 行 反 复 比 较 , 我 们 一 般 采 用 进 口 仪 表 和 国 产 仪 表 相 结 合 地 方 法 . 三 净 水 厂 监 控 系 统 地 构 成 模 式 及 监 测 参 数1. 净 水 厂 监 控 系 统 地 构 成 模 式净水厂地监控系统一般由水厂治理层和现场监控层两级系统构成 ,按集中治理、分散掌握地原就进行监控 .在工程设计中 ,将厂级运算机系统 即主站 设在水厂中心掌握室 ,各现场监控站 即分站 地数量和位置按工艺流程及构筑物位置置、分散程度来定.一般地表水厂现场分站地设置是：进水泵房分
5、站、反应沉淀与加氯加药分站、过滤分站、送水泵房及变配电室分站、污泥处理分站制并.各监测外表地数据均送到运算机. 系统, 可在监控站地工控机上显示、控打印、记录、报警1 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2. 各分个人资料整理仅限学习使用参数站监测水质a. 数进：水水泵度房pH分值站水监、测解参等数参源浊、温溶氧. 运 行 参 数 ： 调 节 池 水 位 、 吸 水 井 水 位 、 源 水 流 量 、 泵 机 分 电 量 、 泵 站 总 电 量 等 . 水b. 参反：应淀沉淀口、度加滤氯后加氯药分值站质数沉池出
6、浊、余、SCD. 运 行 参 数 ： 沉 淀 池 水 位 、 沉 淀 前 流 量 、 搅 拌 罐 液 位 、 药 池 液 位 、 药 液 浓 度 、 沉 淀 池 泥 位 . 水质参c. ：滤过后水滤度、分余氯站数浊. 运 行 参 数 ： 滤 池 水 位 、 水 头 损 失 、 反 冲 洗 水 流 量 、 冲 洗 水 箱 水 位 . d. 送 水 泵 房 及 变 配 电 室 分 站水 质 参 数：出 厂 水 流 量、余 氯 . 运行参数：出厂水压力、流量、清水池水位、吸水井水位、沟通电压、沟通电流、电量等 . e. 污 泥 处 理 分 站运 行 参 数：回 流 池 水 位、水 量、浓 缩 池 水
7、 位 、回 流 水 浊 度 . 四 水 处 理 系 统 常 用 仪 表 在 选 型 及 设 计 中 应 注 意 地 问 题1. 仪 表 选 配 地 一 般 要 求1 精 确 度 ： 是 指 在 正 常 使 用 条 件 下 , 仪 表 测 量 结 果 地 准 确 程 度 , 误 差 越 小 , 精 确 度 越 高 . 生产过程物理检测外表地精确度为1%,水质分析外表地精确度为2%测高浊水地浊度仪地精确度为5%. 2响应时间：当对被测量进行测量时 ,外表指示值总要经过一段时间才能显示出来 ,这段时间即为仪表地响应时间 .一只外表能不能尽快反应出参数变化地情形 ,是很重要地指标 .对水质分析外表要求
8、地响应2 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 时间应个人资料整理仅限学习使用3min. 不超过3 输 出 信 号 ： 仪 表 地 模 拟 输 出 应 是 420mA DC 信 号 , 负 载 能 力 不 小 于 600 . 4外表地防护等级应满意所在环境地要求 ,一般应不低于 IP65,用于药剂投加系统地检测外表要求能耐 腐 蚀 . 5 四 线 制 地 仪 表 电 源 多 为 220V AC 、 50Hz, 两 线 制 地 仪 表 电 源 为 24V DC. 6 现 场 监 测 仪 表 宜 选 用 数 显 仪
9、. 7外表地工作电源应独立 ,不应和运算机共用电源 ,以保证发生故障和检修时电源互不干扰 ,使各自都能 稳 定 可 靠 地 运 行 . 8为使运算机能检测到电压互感器和电流互感器地反常信号并报警 ,设计选配地电压及电流变送器地 输 入 信 号 应 比 电 流 及 电 压 互 感 器 大 , 即 分 别 为 06A 及 0120V. 9 应 选 择 能 够 提 供 可 靠 服 务 和 有 丰 富 经 验 地 仪 表 生 产 厂 商 . 2. 水 位 测 量挑选液位计时应考虑以下因素：1测量对象 ,如被测介质地物理和化学性质 ,以及工作压力和温度、安装条件、液位变化地速度等；2测量和掌握要求 ,如
10、测量范畴、测量 或掌握 精确度、显示方式、现场指 示 、 远 距 离 指 示 、 与 计 算 机 地 接 口 、 安 全 防 腐 、 可 靠 性 及 施 工 方 便 性 . 给 水 工 程 中 常 用 地 液 位 计 及 选 型 要 点 如 下：a. 浮 球 式 液 位 计在液体中放入一个空心地浮球 ,当液位变化时 ,浮球将产生与液位变化相同位置移 .可用机械或电地方法来测得浮球位置移 ,其精确度为 12%, 这种液位计不适用于高粘度地液体 ,其输出端有开关掌握和连续输 出 . 在 净 水 厂 地 设 计 中 , 多 将 此 种 液 位 计 用 于 集 水 井 地 液 位 测 量 以 控 制
11、排 水 泵 地 自 动 开 停 . b. 静 压 或 差 压 式 液 位 计由于液柱地静压与液位成正比 ,因此利用压力表测量基准面上液柱地静压就可测得液位 .依据被测介质地密度及液体测量范畴运算出压力或压差范畴 ,再选用量程、精确度等性能合适地压力表或差压表 .这种液位 计 地 精 确 度 为0.52%. 3 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - c. 电个人资料整理仅限学习使用位计容式液在容器内插入电极,当液位变化时 ,电极内部介质转变,电极间 或电极与容器壁之间地电容也随之变化 , 该 电 容 量 地 变 化
12、 再 转 换 成 标 准 化 地 直 流 电 信 号 . 其 精 确 度 为 0.51.5%. 电容式液位计具有以下优点：传感器无机械可动部分 ,结构简洁、牢靠；精确度高；检测端消耗电能小 ,动态响应快；爱护便利 ,寿命长 .缺点是被测液体地介电常数不稳固会引起误差 .电容式液位计一般用于调 节 池、清 水 池 等 地 液 位 测 量 . 当测量范畴不超过 2m 时 ,采纳棒状、板状、同轴电极；当超过 2m 时 ,采纳缆式电极 .当被测介质为水时 , 采 用 带 绝 缘 层 可 用 聚 乙 烯 地 电 极 . d. 超 声 液 位 计超声液位计地传感器由一对发射、接收换能器组成 .发射换能器面
13、对液面发射超声波脉冲 ,超声波脉冲从液面上反射回来 ,被接收换能器接收 .依据发射至接收地时间可确定传感器与液面之间地距离 ,即可换算成 液 位 . 其 精 确 度 为0.5%. 这种液位计无机械可动部分 ,牢靠性高 ,安装简洁、便利 ,属于非接触测量 ,且不受液体地粘度、密度等影 响 ,因 此 多 用 于 药 池 、 药 罐 、 排 泥 水 池 等 地 液 位 测 量 .但 此 种 方 法 有 一 定 地 盲 区 , 且 价 格 较 贵 . 3. 流 量 测 量流量测量分为两种 ,一种用于流量检测 ,参加过程掌握 ,以达到提高生产自动化水平 ,改善生产工艺条件 ,提高产品质量和产量地目地 .
14、另一种用于流量地计量 ,不仅计量产品地产量 ,仍是供水企业主要技术经济指标运算地依据 .在供水企业最主要地 8 项经济指标中 ,有 3 项指标是以流量计测量地数据为基础地 . 流 量 计 地 选 型 应 考 虑 以 下 因 素：1 任 何 型 号 地 流 量 计 都 必 须 有 国 家 计 量 部 门 检 定 地 证 书 方 可 选 用 . 32据流量要计,本身计地压确力损失于要小级. 根行业求流量地准度应不低2.5. 4安装现场条件应满足所选流量计对直管段地要求. 5 所 选 流 量 计 应 能 适 应 安 装 现 场 环 境 条 件 如 温 度 、 湿 度 、 电 磁 干 扰 等 . 6所
15、选流量计应能适用于待测地液体介质. 目 前 , 在 给 水 工 程 设 计 中 , 采 用 最 多 地 是 电 磁 流 量 计 和 超 声 流 量 计 . a. 电磁流量计电 磁 流 量 计 地 原 理 是 应 用 法 拉 弟 电 磁 感 应 定 律 , 由 传 感 器 和 转 换 器 组 成 . 4 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在测量中 ,液体本身为导体个人资料整理仅限学习使用,磁场,磁场通过安装在管路中地两个线圈产生.线圈由沟通或直流电源励磁作用于管道内流淌地液体 ,在管道中产生一个与被测流体平均流
16、速 V 相对应地电压 ,且该电压与流体地流速 分 布 无 关 . 与管道绝缘地两个电极监测液体地感应电压 .磁场方向、流体流向及两个检测电极地相对位置三者互相 垂 直 . 电 磁 流 量 计 地 优 点：1 测 量 不 受 被 测 液 体 地 温 度、压 力 或 粘 度 地 影 响 . 2 没 有 压 力 损 失 . 3 能 连 续 测 量 , 测 量 精 确 度 高 . 4 口 径 范 围 和 测 量 范 围 大 , 测 量 范 围 连 续 可 调 . 5 与 流 速 分 布 无 关 . 6 前 后 直 管 段 较 短 , 前 置 直 管 段 为 5DD 为 仪 表 地 直 径 , 后 置
17、直 管 段 为 3D. 7 稳 定 性 好 , 输 出 为 标 准 化 信 号 , 可 方 便 地 进 入 自 控 系 统 . 8 变 送 器 导 管 内 壁 有 衬 里 材 料 , 具 备 良 好 地 耐 腐、耐 磨 性 . 9 转 换 器 体 积 小 , 消 耗 功 率 小 , 抗 干 扰 性 能 强 , 便 于 现 场 观 察 . 应用于水处理系统地电磁流量计地衬里材料多项用氯丁橡胶 ,因其有较好地耐磨性 .安装时应留意远离外界地电磁场源 ,以免影响传感器地工作磁场及流量信号 ,传感器水平安装时 ,要求两个电极地中心轴线处于水平状态 ,防止颗粒杂质沉积 ,影响电极工作 .测量管内应为满管
18、 ,不答应大量气泡通过传感器 ,当不能满意条 件 时 , 应 采 取 相 应 措 施 . 为使外表牢靠地工作 ,提高测量精确度 ,不受外界寄生电势地干扰 ,传感器应有良好地单独接地线 ,且接地电阻应小于 10 ,特殊是安装在阴极爱护管道上时 .如在天津水源厂出厂干管上安装地电磁流量计 ,由于管道采纳了阴极爱护 ,防护电解腐蚀地管道内壁和外壁之间是绝缘地 ,被测介质没有接地电位 ,所以 ,将传感器接地环装在传感器地两个端面上 ,与连接管道地法兰绝缘 .传感器与接地环用接地线相连 ,并引至接地极 .管道法兰之间用电缆相连但不连到传感器上 .法兰连接螺栓用绝缘衬套和垫圈隔离 .该电磁流量计自投产使用
19、 以 来 , 效 果 一 直 较 好 . 转换器应安装在符合其防护等级要求地场所 ,在满意安装环境、使用要求地前提下 ,转换器与传感器之间 地 距 离 和 连 接 电 缆 越 短 越 好 , 以 节 约 投 资 , 减 少 可 能 产 生 地 强 电 信 号 地 干 扰 . b. 超 声 流 量 计最近十几年来 ,由于电子技术地进展 ,超声流量计才得以应用于流量测量 .利用超声流量计进行测量地方法有很多种 ,其中较为典型地是时差法和多普勒法 .净水厂多项用时差法流量计 ,其方法是在测量管道上安装两个换能器 ,因顺流与逆流流速差别地影响 ,测量从发射到接收而产生地时间差 , 据此测出流速 . 超
20、 声 流 量 计 地 主 要 优 点：5 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1安装爱护便利.随着夹装式传感器地广泛使用个人资料整理仅限学习使用,在安装和爱护超声流量计时不需在管道上打孔或切断 流 量 , 就 可 在 已 存 在 地 应 用 场 合 很 方 便 地 进 行 安 装 , 尤 其 适 用 于 大 口 径 管 道 检 测 系 统 . 2 口 径 范 围 大 , 且 价 格 不 受 管 径 影 响 . 3 测 量 可 靠 性 高 . 4 无 压 力 损 失 . 5 不 受 流 体 参 数 影 响 . 6
21、 输 出 标 准 化 直 流 信 号 , 可 方 便 地 进 入 自 控 系 统 . 选用超声流量计要特殊留意传感器地安装误差、管道内壁结垢、防腐层匀称与否 ,这些因素对测量结果影响很大 .另据超声流量计地测量原理 ,只有流速分布匀称时才能保证测量地精确度 ,所以在流量计地上下游要有足够地直管段 ,参考各种资料及流量计地使用手册 ,要求上游最少不小于 10D,下游大于 5D. 由于自来水行业为连续生产 ,进行不间断计量是极为重要地 ,所以一般安装于管道上地流量计不能常常拆卸送检 ,一般做法是采纳精确度较高地便携式超声流量计 ,按周期送国家认证单位进行校准 ,作为企业地标准器具 ,再用比对地方式
22、定期检测在线流量计 .这需要设计人员在设计时应依据使用单位要求 ,考虑将来生产治理地需要 ,预留出比对测量地空间 ,以便利用户 ,即将流量计井做得稍大一些 ,除安装固定式流量计外 ,仍 应 如 图 1 所 示 预 留 出 便 携 式 流 量 计 测 量 地 空 间 . 4.浊度地测量浊度是水体浑浊程度地度量 ,也就是水体中存在微细分散地悬浮性粒子 ,使水透亮度降低地程度 .浊度仪是测量水体浑浊程度地仪器 ,主要用于对水质地监测和治理 . 净水厂负责供应居民生活用水和工业用水 ,供水地质量直接涉及人民地健康、安全 ,以及食品、酿造、医药、纺织、印染、电力等各行各业地正常生产和产品质量 .浊度是一
23、项很重要地水质指标 ,因此对浊度仪地挑选显得尤为重要 .浊度仪可分为目视浊度仪和光电浊度仪两大类 .光电浊度仪就其用途可分为工艺监控连续测定 浊度仪和试验室 包括便携式 浊度仪 ,就其设计原理又可分为透射光浊度仪和散射光浊度仪 . 由于散射光浊度仪对水地低浊度有较高地灵敏度,精确度高 ,相对误差小 ,重复性好 ,水地色度不显示浊度,且散射光与入射光强度比可呈线性关系 ,故 1992 年 9 月世界卫生组织公布地饮用水水质准就中规6 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用定将散射光浊度仪作
24、为测定仪器 .同时 ,“供水行业 2000 年技术进步进展规划” 中已明确规定一类水司管网水浊度指标为 1NTU. 在净水厂设计中常用 HACH 公司地 1720D、SS6 系列浊度仪 属于散射光式浊度仪 . 在滤后水及出厂水地测量中 ,一般采纳 1720D原为 1720C系列浊度仪 .使用时水样连续流入浊度仪 ,流经脱泡器以排空水流中地气泡 ,然后进入浊度仪地中柱内 ,上升至测量室并溢过其边缘进入排放口 .聚光束从传感器头部组件中向下投射到浊度仪主体内地水样中 ,浸在水样中地光电管测量水中悬浮固体 90 方向地散射光 ,散射光地量与水样地浊度成正比 .1720D 不需采纳样品池 ,这样可削减
25、杂散光 ,提高测量精确度.1720D 地精确度为： 040NTU 范畴内为 2%,40100NTU 范畴内为 5%,辨论力为 0.001NTU, 响应时间为 75s. 测量滤后水地浊度仪多安装于滤站管廊内 ,可采纳壁挂或柜装 ,出厂水地测量一般在送水泵房设置水质外表间 ,将浊度仪及其他水质检测外表置于外表间内 ,再将信号引至监控站 . 虽然 1720D 地测量范畴为 0 100NTU, 但最好不用其测量滤前水 ,由于虽然光学上能测到 100NTU, 但在生产使用上会带来很多不便 .测量源水及滤前水多使用 SS6系列表面散射式浊度仪 ,它是将光束射在液体表面 ,测定来自液面地散射光 ,防止了光学
26、系统与水样直接接触 ,排除了清洗流通池时带来地信号丢失 ,如图2所示 . SS6系列地测量范畴为09999NTU, 一般地表水厂地源水均在此范畴内.它在 02000NTU 范畴内地准确度为 5%,20009999NTU 范畴内精确度为10%. 浊度仪取样点地挑选应与工艺专业紧密结合 ,选取最有代表性地点 ,取样孔最好不要开在被取样管道地顶部 ,防止将管道中地气泡抽进取样管而影响浊度仪地测量精确度 ,水样地提取最好用小型采样泵取样 ,保证取样管内有肯定流速 ,不易在管道内壁结垢 .取样管道地口径应依据外表取样水地总需要量打算 . 5. 显示外表地选用7 / 9 名师归纳总结 - - - - -
27、- -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用一般净水厂工程多项用智能化显示外表 ,其功能齐全 ,能进行数字信号处理 ,实现掌握功能 ,而且测量值以液晶显示 ,操作便利 ,可以储存数据 ,具有自诊断功能 .虽然与运算机系统联网后 ,它地优势没有完全发挥出来,而被运算机系统所取代 ,但在目前净水厂地建设中 ,使用智能化地显示外表作为在运算机系统未调试投运阶段或发生故障时地帮助外表 ,也能满意现场掌握、显示地要求 . 在某些情形下 ,同时需要本地显示与远程传送 ,此时不宜实行信号串联方式 ,而应采纳信号安排器 ,即 1路输入 ,两路输出 ,
28、一路输出送显示外表 ,另一路输出可输入 PLC,如常用地 WS15242, 如图 3 所示 . 6. 仪 表 系 统 地 接 地 和 防 雷接地可分为爱护接地和工作接地 .爱护接地是为防止工作人员因设备绝缘损坏或绝缘性能下降时遭受触电危急和爱护设备地安全 .工作接地是为保证外表稳固牢靠地运行 .一般净水厂外表系统地接地采纳 TN-S 系统 ,即 3 根相线 A、 B、C,1 根中性线 N 即爱护线 PE.用电设备地外露可导电部分接到 PE 线上 ,其优点是 PE 线在正常工作时不出现电流 ,因此设备地外露可导电部分不出现对地电压而且在事故时也简洁切断电 源 , 有 较 强 地 电 磁 适 应
29、性 , 避 免 了 高 次 谐 波 地 干 扰 . 工作接地地原就是单点接地 .由于对地电位差地存在 ,假如显现一个以上地接地点就会形成地回路 ,将干 扰 引 入 仪 表 中 , 所 以 , 同 一 信 号 回 路 、 同 一 屏 蔽 层 只 能 有 一 个 接 地 点 . 外表工作接地可单独设置或与爱护接地共用同一接地体.从工程实践体会来看,接地电阻一般应不超过1. 一般净水厂设施分散 ,构筑物低矮 ,地势平整、空旷 ,特殊是有些流量计井位于厂区之外 ,在这种情形下 ,外表设备地被雷击率增加 .在实践中 ,笔者多次遇到过雷击损坏外表或外表不明缘由损坏地大事 .因此 ,安装品质优良 ,动作牢靠
30、地避雷器 ,是不行缺少地爱护措施 ,如采纳德国 Pepperl+Fuchs 公司地 ESP系列避雷栅用于 流 量 计 地 信 号 和 电 源 地 保 护 , 效 果 良 好 . 8 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 五个人资料整理仅限学习使用结总装1要实现净水厂地现代化管理,必须使用自动化仪表. 2设计人员应站在用户地角度上,为用户着想 ,在设计与选用外表时,应做到：稳固牢靠,操作简洁 ,安方便,物美价廉,连续测量, 反应灵敏,互换性强, 便于维护. 3 设 计 人 员 平 时 应 注 意 技 术 资 料 地 收 集 、 整 理 , 以 便 于 消 化 吸 收 . 4净水厂建成通水,外表正确投入使用后,设计人员应多下现场,对外表地使用情形做跟踪调查,明白仪表地工作情形 ,准时总结体会 ,以利于今后地设计工作日趋完善.9 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页