桂城水廠出廠水余氯控制的改進
一、前言
桂城水廠設(shè)計日供水38萬立方米，分三期工程建設(shè)。第三期工程為恒定主供水，設(shè)計日供水20萬立方米；第一、二期工程為輔助補充供水，一期設(shè)計日供水6萬立方米，二期設(shè)計日供水12萬立方米，F(xiàn)時一、二期工程加氯系統(tǒng)的主體設(shè)備是美國Capital公司生產(chǎn)的真空式加氯機及其配套件。余氯儀是美國W&T公司生產(chǎn)的Micro-2000。PLC為美國產(chǎn)施耐德昆騰系列。系統(tǒng)如下圖示。
 圖1 |
二、問題的提出
一、二期工程于上世紀80年代投產(chǎn)，氯氣投加為兩點手動投加，出廠水余氯十分不穩(wěn)定。90年代末對一、二期工程進行全面自動化改造，加氯系統(tǒng)改造為三點投加，即源水前加氯、濾后加氯和第三點補氯。原水前加氯根據(jù)原水流量比例投加；濾后加氯根據(jù)原水流量比例手動恒定投加；第三點補氯根據(jù)出廠水余氯直接余氯控制。經(jīng)過自動化改造后，一、二期出廠水余氯分別由兩臺余氯儀控制，控制方式如下圖。
 圖2 |
以上的出廠水余氯控制方式在出廠水流量穩(wěn)定的工況下運行，出廠水余氯十分穩(wěn)定。但是由于第一、二期工程作為輔助補充供水，送水泵房開停泵比較頻繁，實際運行時發(fā)現(xiàn)，出廠水流量突變的工況下出廠水余氯極不穩(wěn)定，其最高達到1.0ppm，最低又去到0.1ppm，離設(shè)定值0.5ppm相去甚遠。圖3記載的是2003年5月1日15時—2003年5月3日15時一期工程出廠水余氯曲線，縱坐標為mg/l，橫坐標為時間。
 圖3 |
分析其原因主要是：由于一、二期工程為輔助補充供水，所以送水泵站開停泵比較頻繁，當(dāng)出廠水流量突變時，因為補氯機對此作出反映改變投加量需要一段時間，使出廠水余氯即時發(fā)生變化，余氯檢測值和余氯設(shè)定值之間失去平衡。加氯機作出響應(yīng)改變投加量，經(jīng)測定氯氣由第三點加氯機投加后到被余氯儀檢測的時間約為7-9分鐘，使得在直接余氯控制下的加氯機要重新達到平衡（即余氯設(shè)定值）需要一段時間，從而產(chǎn)生阻尼現(xiàn)象。因此圖3顯示的出廠水余氯波動屬于正常。
三、解決問題的方案
在不改建制水構(gòu)筑物和更換生產(chǎn)設(shè)備的前提下，通過完善控制投氯方式而達到出廠水余氯穩(wěn)定的目的成為解決問題的首選。
當(dāng)出廠水流量突變時出廠水余氯波動證明以直接余氯方式控制第三點補氯存在缺陷。那么就必須引入出廠水流量參數(shù)采用直接余氯+流量變化的復(fù)合環(huán)控制方式控制第三點補氯。設(shè)計以下控制方案，如下圖示：
 圖4 |
第三點補氯設(shè)在清水池出口和送水泵站進水口之間，一般補氯控制在0-0.3ppm范圍，若加氯量過高，就提高清水池入口處的第二點加氯量，此時第二點加氯量已改為手動定量投加。
補氯投加的具體控制方法是：
1、平時出廠水流量穩(wěn)定，變化不大時，由PLC的PID直接余氯控制，設(shè)定的參數(shù)根據(jù)閉環(huán)的滯后時間決定。
2、當(dāng)送水泵站開停泵，出廠水流量發(fā)生突變時，由PLC判斷，自動切換為手動固定投加。投加量的控制信號公式：
Y=y*(Q/q)
式中：Q為開停泵前出廠水瞬時流量，
q為開停泵后出廠水瞬時流量，
y 為開停泵前投加量的控制信號值，
Y為開停泵后投加量的控制信號值。
Y輸出控制8分鐘后，自動切換為PLC的PID直接余氯控制。圖5記載的是2003年5月17日2時—2003年5月19日2時一期工程出廠水余氯曲線，縱坐標為mg/l，橫坐標為時間，設(shè)定值0.7ppm。
 圖5 |
從中可以看到出廠水余氯的穩(wěn)定已得到很大程度的改善。
以上是我們水廠在引進國外加氯設(shè)備、PLC控制設(shè)備進行消化、吸收、改進、完善等方面所做的一些工作。
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