流量計(jì)、分析儀器、液位(wei)變送器, 溫(wēn)度傳感器在水(shui)處理的應用
在現代化的(de)淨水廠中,每一(yi)個生産過程總(zong)是與相🌐應的儀(yi)表🔞及自控技術(shù)有關。儀表能連(lián)續檢測各工藝(yì)參數,根據這些(xiē)參數的💃數據進(jìn)行手動或自動(dòng)控制,從而協調(diao)供需之間、系統(tong)各組成部分之(zhi)間、各水♈處理工(gōng)藝之間的關♻️系(xì),以便使各種設(shè)備與設施得到(dao)更充分、合理的(de)使用。同時,由于(yu)檢測🚩儀表測定(dìng)的數值與設定(dìng)值可連續進行(hang)比較,發 生(shēng)偏差時,立即進(jìn)行調整,從而保(bao)證水處理質量(liàng)。根據🐅儀表♊檢測(ce)的參數,能進一(yi)步自動調節和(hé)控制藥劑投加(jia)量📐,保證😘水泵機(ji)組的合理運行(hang),使管理更加科(kē)學化,達到經濟(ji)運行🏃♂️的目的。由(yóu)于儀表具有連(lian)續檢測、越限報(bao)警的功能,便于(yu)及時處理事故(gù)。儀表還是實現(xian)計算機控制的(de)前㊙️提條件。所以(yi)在先進的水處(chù)理系統中,自🔞動(dong)化儀表具有非(fei)常重要的作用(yong)。
一 水(shuǐ)處理系統常用(yòng)儀表的分類
給水工程所(suǒ)用儀表大緻可(ke)分爲兩大類:一(yi)類屬于監測生(sheng)産過㊙️程物理參(cān)數的儀表,如檢(jian)測溫度、壓力♌、液(ye)位、流量💋等。這類(lèi)儀表采用國産(chǎn)表,其性能和質(zhì)量基本能滿足(zú)要✌️求。另一類屬(shu)于㊙️檢測水質的(de)分析儀表,如檢(jiǎn)測水的濁度、 pH值、溶氧含量(liàng)、餘氯、 SCD值等(děng)。這些儀表在我(wo)國發展比較晚(wǎn),因此,通常選用(yòng)*進産品,從❌長遠(yuǎn)觀點看是比較(jiào)經濟、可靠的。
1. 淨(jìng)水廠監控系統(tong)的構成模式
淨水廠的監(jian)控系統一般由(yóu)水廠管理層和(he)現場監控層兩(liang)級系統構成,按(an)集中管理、分散(san)控制的原則進(jin)行監控。在工🤞程(cheng)設計中,将廠級(jí)計算機系統 (即主站 )設在水廠中心(xīn)控制室,各現場(chang)監控站 (即(jí)分站 )的數(shu)量和位置按工(gōng)藝流程及構築(zhù)物的位置、分散(sàn)程度來定。一般(bān)地表水廠現場(chang)分站的設置是(shì):進水泵房分站(zhàn)、反應沉澱與加(jia)氯加藥分站、過(guo)濾分站、送📱水泵(beng)房及變配電室(shi)分站、污泥處理(li)分站。各監測儀(yí)表的數據均送(sòng)到計算機系統(tǒng),可在監控站的(de)工控機上顯示(shi)、控制并打印、記(jì)錄、報警。
2. 各(gè)分站監測參數(shù)
a. 進水泵房(fáng)分站監測參數(shu)
pH值、水溫、溶解氧(yǎng)等。
b.
運行參數:沉澱(dian)池水位、沉澱前(qián)流量、攪拌罐液(ye)位、藥池液位、藥(yao)液濃度、沉澱池(chi)泥位。
c. 過濾(lǜ)分站
水質(zhi)參數:濾後水濁(zhuó)度、餘氯。
運(yùn)行參數:濾池水(shui)位、水頭損失、反(fǎn)沖洗水流量、沖(chòng)洗水🐪箱㊙️水位。
d.
水質參數(shù):出廠水流量、餘(yu)氯。
運行參(can)數:出廠水壓力(lì)、流量、清水池水(shuǐ)位、吸水井水👄位(wei)、交流電壓、交流(liu)電流、電量等。
e. 污泥處理分(fèn)站
運行參(cān)數:回流池水位(wèi)、水量、濃縮池水(shuǐ)位、回流水濁🔞度(du)。
三
1.
(1)
生産(chan)過程物理檢測(cè)儀表的度爲± 1%,水質分析儀(yi)表的度爲± 2%(5%)。
(3)輸出信号:儀(yi)表的模拟輸出(chū)應是 420mA DC信号,負載能力(lì)不小于 600Ω。
(4)儀表的防護(hu)等級應滿足所(suo)在環境的要求(qiu),一般應🧑🏾🤝🧑🏼不低于(yú)😄 IP65,用于藥劑(jì)投加系統的檢(jian)測儀表要求能(neng)耐腐蝕。
(5)四(sì)線制的儀表電(dian)源多爲 220V AC、 50Hz,兩線制的儀(yi)表電源爲 24V DC。
(7)儀表(biao)的工作電源應(ying)獨立,不應和計(ji)算機共用電源(yuán)🌈,以保證發生故(gù)障和檢修時電(dian)源互不幹擾,使(shǐ)各自都能穩定(ding)可靠地運行。
(8)爲使計算機(ji)能檢測到電壓(yā)互感器和電流(liú)互感器的異常(cháng)✉️信号并報警,設(she)計選配的電壓(ya)及電流變送器(qi)的輸入信号應(ying)比電流及電壓(yā)互感器大,即分(fèn)别爲 0~ 6A及 0~ 120V。
(9)應選擇能夠(gòu)提供可靠服務(wu)和有豐富經驗(yan)的儀表生産廠(chǎng)商。
2. 水位測(cè)量
選擇液(yè)位計時應考慮(lǜ)以下因素: (1)測量對象,如被(bèi)測介質的物理(li)和化學性質,以(yǐ)及工作壓力和(he)溫📐度、安裝條件(jiàn)、液位變化的速(sù)度等 ;(2)測量(liàng)和控制要求,如(rú)測量範圍、測量(liàng) (或控制 )度、顯示方式(shi)、現場指示、遠距(ju)離指示、與計算(suan)機的接口、安🔅全(quan)防腐、可靠性及(jí)施工方便性。
給水工程中(zhong)常用的液位計(ji)及選型要點如(ru)下:
a.浮球式(shi)液位計
在(zài)液體中放入一(yi)個空心的浮球(qiú),當液位變化時(shi),浮球⁉️将産生✊與(yǔ)液位變化相同(tong)的位移。可用機(jī)械或電的方法(fa)來測得浮球的(de)位移,其度爲± (1~ 2)%,這種液(ye)位計不适用于(yu)高粘度的液體(tǐ),其輸出端有開(kāi)關控制和連續(xu)輸出。
在淨(jing)水廠的設計中(zhōng),多将此種液位(wei)計用于集水井(jing)的液位測量🐆以(yi)控制排水泵的(de)自動開停。
b.靜壓 (或差(chà)壓 )式液位(wèi)計
c. 電容式(shi)液位計
在(zai)容器内插入電(dian)極,當液位變化(hua)時,電極内部介(jie)質改變,電🏃♀️極間(jian)📱 (或電極與(yu)容器壁之間 )的電容也随(suí)之變化,該電容(róng)量的變化再轉(zhuan)換成标🌂準化的(de)直流電信号。其(qi)度爲± (0.5~ 1.5)%。
電容式液(ye)位計具有以下(xià)優點:傳感器無(wu)機械可動部分(fen),結構♻️簡㊙️單、可靠(kao) ;度高 ;;維護方(fang)便,壽命長。缺點(diǎn)是被測液體的(de)介電常數不穩(wěn)定👣會引☔起誤差(chà)。電容式液位計(ji)一般用于調節(jiē)池、清水池等的(de)液位測量。
當測量範圍不(bu)超過 2m;當(dāng)超過 2m時,采(cǎi)用纜式電極。當(dāng)被測介質爲水(shuǐ)時,采用帶絕緣(yuán)❄️層 (可用聚(ju)乙烯 )的電(dian)極。
超聲(sheng)液位計的傳感(gǎn)器由一對發射(shè)、接收換能器組(zu)成。發射換🔴能器(qì)面對液面發射(shè)超聲波脈沖,超(chāo)聲波脈沖從液(yè)面上反射回來(lai),被接收換能器(qi)接收。根據⛹🏻♀️發射(she)至🏃♀️接收的時間(jian)可确定傳感器(qì)與液面之間的(de)距離,即可換算(suan)成液位。其度爲(wèi)± 0.5%。
這種(zhǒng)液位計無機械(xiè)可動部分,可靠(kao)性高,安裝簡單(dān)、方便🐆,屬于非接(jiē)觸測量,且不受(shòu)液體的粘度、密(mì)度等♻️影響,因此(cǐ)多用🍓于藥池、藥(yào)罐、排泥水池等(děng)的液位測量。但(dàn)此種方法有一(yi)定的盲區,且價(jia)格較貴。
3. 流(liu)量測量
流(liu)量測量分爲兩(liang)種,一種用于流(liu)量檢測,參與過(guo)程控制,以🍓達到(dao)提高生産自動(dòng)化水平,改善生(shēng)産工藝條件,提(ti)高産品質量♊和(hé)産量的目的。另(lìng)一種用于流量(liàng)的計✍️量,不僅計(jì)量産品的産量(liàng),還是供水企業(yè)主要技術經濟(jì)指标計算的依(yi)據。在供水企業(ye)zui主要的💰 8項(xiàng)經濟指标中,有(you) 3項指标是(shi)以流量計測量(liang)的數據爲基礎(chu)的。
流量計(ji)的選型應考慮(lü)以下因素:
(2)流(liú)量計本身的壓(ya)力損失要小。
(3)2.5級。
(5)所選(xuan)流量計應能适(shì)應安裝現場環(huan)境條件如溫度(du)、濕度、電磁幹擾(rao)等。
(6)所選流(liu)量計應能适用(yòng)于待測的液體(tǐ)介質。
目前(qian),在給水工程設(shè)計中,采用zui多的(de)是電磁流量計(ji)和超聲流量計(jì)。
a. 電磁流量(liang)計
電磁流(liú)量計的原理是(shì)應用法拉弟電(dian)磁感應定律,由(you)🈲傳感器和轉換(huan)器組成。
V相(xiang)對應的電壓,且(qiě)該電壓與流體(tǐ)的流速分布無(wú)關。
電磁流量(liang)計的優點:
(1)測量不受被測(cè)液體的溫度、壓(ya)力或粘度的影(yǐng)響。
(2)沒有壓(ya)力損失。
(4)口徑(jing)範圍和測量範(fàn)圍大,測量範圍(wei)連續可調。
(5)與流速分布無(wú)關。
(8)變送器導管内(nèi)壁有襯裏材料(liào),具備良好的耐(nai)腐、耐磨性。
(9)轉換器體積小(xiao),消耗功率小,抗(kàng)幹擾性能強,便(bian)于現🔞場觀察。
應用于水處(chu)理系統的電磁(cí)流量計的襯裏(lǐ)材料多選用🌂氯(lǜ)丁橡膠,因其有(yǒu)較好的耐磨性(xing)。安裝時應注意(yi)遠✏️離外界的🈚電(diàn)磁場源,以免影(yǐng)響傳感器的工(gōng)作磁場及流量(liàng)信🤩号,傳感器水(shuǐ)平👄安裝時,要求(qiú)兩個電極的中(zhong)心軸線處于水(shui)平狀态,防止顆(ke)粒雜質沉積,影(yǐng)響電極工🔞作。測(cè)量管内應爲滿(mǎn)管,不允許大量(liàng)氣✌️泡通過傳感(gǎn)器,當不能滿足(zu)條件時,應采取(qǔ)相應措施。
爲使儀表可靠(kao)地工作,提高測(ce)量度,不受外界(jie)寄生電勢的幹(gan)擾,傳感器應有(yǒu)良好的單獨接(jiē)地線,且接地電(dian)阻應小于 10Ω,尤其是安裝在(zai)陰極保護管道(dao)上時。如在天津(jīn)水源廠出廠幹(gàn)管上安裝的電(diàn)磁流量計,由于(yu)管道采用了陰(yīn)極保護,防護電(diàn)解腐🌈蝕的管道(dao)内壁和外壁之(zhi)間是絕緣的,被(bei)測介質沒有接(jiē)地電位,所以,将(jiāng)傳感器接地環(huan)♋裝在傳感器的(de)兩個端面上,與(yǔ)連接管道的法(fa)蘭絕緣🥵。傳感器(qì)與接地環用接(jie)地線相連,并引(yǐn)至接地極。管道(dao)♋法蘭之間用電(dian)纜相連但不連(lian)到傳感器上。法(fa)蘭連接螺栓用(yòng)絕緣襯套和墊(niàn)圈隔離。該💚電🐇磁(cí)流量計自投産(chǎn)使用以來,效果(guǒ)一直較好。
轉換器應安裝(zhuāng)在符合其防護(hù)等級要求的場(chǎng)所,在滿足安裝(zhuāng)環境、使用要求(qiú)的前提下,轉換(huan)器與傳感器之(zhī)間的距離和連(lián)接電纜越短越(yue)好,以節約投資(zī),減少可能産生(sheng)的強電信号的(de)幹擾。
b.
(1)安裝維護方(fāng)便。随着夾裝式(shi)傳感器的廣泛(fan)使用,在安裝和(he)維🔞護超聲流量(liàng)計時不需在管(guan)道上打孔或切(qiē)斷流量❄️,就可在(zài)已存在的應用(yòng)場合很方便地(di)進🐇行安裝,尤其(qi)适用于大口徑(jing)管道檢測系統(tong)。
(2)口徑範圍(wéi)大,且價格不受(shou)管徑影響。
(3)
(4)無壓力損(sǔn)失。
(5)不受流(liú)體參數影響。
10D,下遊大于(yu) 5D。
4.濁度的(de)測量
濁度(du)是水體渾濁程(chéng)度的度量,也就(jiù)是水體中存在(zài)微細分散✨的懸(xuan)浮性粒子,使水(shui)透明度降低的(de)程度。濁度儀是(shi)測量水體渾濁(zhuó)程度的儀器,主(zhǔ)要用于對水質(zhì)的監測和管理(li)。
淨水廠負(fù)責供應居民生(sheng)活用水和工業(ye)用水,供水的質(zhi)量直接涉及人(ren)民的健康、安全(quan),以及食品、釀造(zao)、醫藥、紡織、印染(rǎn)、電力等各行各(ge)業的正常生産(chǎn)和産品質量。濁(zhuó)度是一項很重(zhong)要的水質指标(biāo),因此對濁度儀(yí)的選擇顯得尤(you)爲重要。濁度儀(yi)可分爲目視濁(zhuó)💃🏻度儀和光電濁(zhuó)度儀兩大類。光(guāng)電濁度儀就其(qi)用途可分爲工(gong)藝監控 (連(lian)續測定 )濁(zhuo)度儀和實驗室(shì) ()
由于散射光(guang)濁度儀對水的(de)低濁度有較高(gāo)的靈敏🌈度,準确(què)度高,相對誤差(chà)小,重複性好,水(shui)的色度不顯示(shì)濁度,且散射🙇🏻光(guang)與❓入射🈲光強度(dù)比可呈線性關(guan)系💚,故 1992年 9月世界衛生(shēng)組織公布的《飲(yǐn)用水水質準則(zé)》中規定将散射(she)🔞光濁度儀作爲(wèi)測定儀器。同時(shi),“供水行業 2000年技術進步發(fā)展規劃”中已明(ming)确規定一類水(shuǐ)司管網🙇🏻水濁👅度(du)指标爲 1NTU。
在淨水廠設(she)計中常用 HACH公司的 1720D、 SS6系列濁度儀(yí) ()。
測量濾後水的(de)濁度儀多安裝(zhuang)于濾站管廊内(nei),可采用壁挂或(huo)櫃🥰裝,出廠水的(de)測量一般在送(sòng)水泵房設置水(shui)質儀🔴表間,将濁(zhuo)度儀及其他水(shuǐ)質檢測儀表置(zhi)于儀表間内,再(zai)💯将信号引至監(jian)控站。
雖然(ran) 1720D的測量範(fan)圍爲 0~ 100NTU,但不用其測量(liang)濾前水,因爲雖(sui)然光學上能測(ce)到 100NTU,但在生(shēng)産使用上會帶(dài)來許多不便。測(ce)量源水及濾前(qián)水多🔞使用 SS6
SS6系列的(de)測量範圍爲 0~ 9999NTU,一般地(di)表水廠的源水(shuǐ)均在此範圍内(nèi)。它在 02000NTU範圍内的準确(què)度爲± 5%, 2000~ 9999NTU10%。
濁度儀取樣(yàng)點的選擇應與(yǔ)工藝專業緊密(mì)結合,選取🐪zui有代(dài)表📐性的點,取樣(yàng)孔不要開在被(bèi)取樣管道的頂(dǐng)部,避免将管道(dao)中的氣泡抽進(jin)取樣管而影響(xiǎng)濁度儀的測量(liàng)準确度,水樣的(de)提取用小⛹🏻♀️型采(cai)樣泵取樣,保證(zhèng)取樣管内有🌈一(yi)定流速,不易在(zài)管道内壁結垢(gou)。取樣管道的口(kǒu)徑應根據儀表(biǎo)取樣水的總需(xū)要量決定。
5. 顯示儀表的選(xuan)用
一般淨(jing)水廠工程多選(xuan)用智能化顯示(shì)儀表,其功能齊(qí)全,能✂️進行數字(zì)信号處理,實現(xian)控制功能,而且(qiě)測量值以液晶(jing)顯示,操作方便(bian),可以保存數據(jù),具有自診斷功(gōng)😘能。雖然👄與計算(suan)🛀機系統聯網後(hòu),它的優勢沒有(you)*發揮出來,而被(bei)計算機系統🔴所(suo)取代,但在目前(qian)淨🧑🏽🤝🧑🏻水廠的建設(she)中,使用智能化(hua)的顯示儀❗表作(zuo)爲在計算機系(xì)統未調試投運(yun)階段或發生故(gu)障時的輔助儀(yí)表,也能滿足現(xiàn)場控制、顯示的(de)要求。
在某(mou)些情況下,同時(shí)需要本地顯示(shì)與遠程傳送,此(ci)時不宜采取信(xin)号串聯方式,而(ér)應采用信号分(fèn)配器,即 1路(lu)輸入,兩路輸出(chu),一路輸出送顯(xiǎn)示儀表,另一路(lu)輸出可☁️輸入 PLC,如常用的 WS15242。
6. 儀表系(xi)統的接地和防(fáng)雷
接地可(ke)分爲保護接地(di)和工作接地。保(bǎo)護接地是爲避(bì)㊙️免工作人員因(yīn)設備絕緣損壞(huài)或絕緣性能下(xia)降時遭💃🏻受觸電(dian)危險和保護設(shè)備的安全。工作(zuo)接地是爲保證(zhèng)儀表穩定可靠(kao)地運行💞。一般淨(jìng)水廠儀表系統(tǒng)的接地👌采用 TN-S系統,即 3根相線 A、 B、 C, 1根(gēn)中性線 N即(ji)保護線 PE。用(yong)電設備的外露(lu)可導電部分接(jie)到 PEPE線(xian)在正常工作時(shi)不呈現電流,因(yin)此設備的外露(lù)可導🙇♀️電部❓分不(bu)呈現對地電壓(ya)而且在事故時(shí)也容易切斷🌂電(diàn)源,有較強的電(dian)磁♉适應性,避免(mian)了高次諧波的(de)幹擾。
一般淨(jing)水廠設施分散(sàn),構築物低矮,地(di)形平坦、空曠🈲,特(tè)别是有些流量(liang)計井位于廠區(qu)之外,在這種情(qing)況㊙️下,儀表設備(bèi)的被雷擊率增(zēng)加。在實踐中,筆(bǐ)者多次遇到過(guò)雷擊損壞儀表(biǎo)或儀表🏒不明原(yuan)因損壞的事件(jian)。因此,安裝品質(zhi)優良,動作可🈚靠(kao)的避雷器,是*的(de)保護措施,如采(cai)用德國 Pepperl+Fuchs公(gong)司的 ESP系列(liè)避雷栅用于流(liu)量計的信号和(he)電源的保護,效(xiào)果良好。