1 引言
    廣東省某水廠共有一套取水機(jī)泵，取水后原水分兩路分別制水。一路為日產(chǎn)1．2萬噸的老式脈沖澄清池系統(tǒng)，一路為日產(chǎn)2萬噸的折板反應(yīng)及雙閥濾池系統(tǒng)。
    加藥系統(tǒng)配藥池為兩個，一用一備，藥液的澄清液池為共用。兩套制水系統(tǒng)分別用兩臺計量泵進(jìn)行手動投加。
    為節(jié)省工人勞動強(qiáng)度，穩(wěn)定出廠水質(zhì)，需對加藥系統(tǒng)進(jìn)行自動化改造。根據(jù)現(xiàn)場情況和該水廠對自控系統(tǒng)的要求，加藥系統(tǒng)自動化改造的主要范圍包括以下幾個部分：
    (1)水廠加藥系統(tǒng)的兩個配藥池由人工切換改為自動切換。
    (2)藥池進(jìn)水、水位及攪拌機(jī)控制改造為自動控制。
    (3)增加原水濁度計、原水流量計、超聲波液位計作為控制條件。
    (4)增加變頻器、沖程控制器，對計量泵進(jìn)行自動控制，達(dá)到加藥量的最優(yōu)控制。

2 加藥自動化主要工藝過程PLC控制流程
    加藥自動化系統(tǒng)工藝過程主要包括配藥、攪拌機(jī)、藥池切換及計量泵等工藝過程的控制，其中配藥、攪拌機(jī)、藥池切換等工藝環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化主要能達(dá)到節(jié)省勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率的作用，而計量泵的自動控制則主要影響到水廠的出廠水質(zhì)，具有節(jié)省藥耗、節(jié)省電耗、優(yōu)質(zhì)供水的作用。下面主要對配藥、攪拌機(jī)、藥池切換自動控制PLC控制流程進(jìn)行介紹。
    (1)配藥
    藥池進(jìn)水電磁閥由鍵盤或鼠標(biāo)控制，PLC監(jiān)控藥池液位的變化情況。
    開閥門條件：
    ·有鍵盤輸入命令；·閥門控制方式“自動”；
    ·電磁閥無故障。
    藥池水位監(jiān)控：
    ·液位低于0．33米(下限值)時，PLC驅(qū)動喇叭報警并開進(jìn)水閥門。
    ·藥池液位上升至0．85米，應(yīng)自動開攪拌機(jī)。
    ·藥池液位上升至1．43米(上限值)時，關(guān)進(jìn)水閥門。·藥池液位大1．45米(報警值)時，應(yīng)報警。
    ·澄清池液位低于0．30米(下限值)時及大于1．48米(報警值)時，PLC驅(qū)動喇叭報警。
    ·電磁閥故障—報警
    (2)攪拌機(jī)
    由PLC按周期自動控制其開／停。
    啟動條件：
    ·藥池液位應(yīng)大于0．85米；·攪拌機(jī)無故障，并處于停止?fàn)顟B(tài)；·根據(jù)運行周期應(yīng)啟動或有鍵盤輸入命令。
    停止條件：
    ·攪拌機(jī)正在運行； ·根據(jù)運行周期應(yīng)停止或有鍵盤輸入命令。·藥池液位低于0．85米
    (3)藥池切換
    藥池切換和提升泵開／?？刂朴涩F(xiàn)場儀表和電氣線路根據(jù)藥池液位自動完成，PLC對異常情況進(jìn)行監(jiān)控報警。
    ·正在使用的藥池液位低于1．0米，同時另一藥池液位低于0．35米時，應(yīng)報警提示配藥。
    ·正在使用的藥池液位低于0．3米時，應(yīng)報警提示(藥池不能自動切換)。
    ·正在運行的提升泵，其運行信號丟失持續(xù)3秒或泵故障時應(yīng)報警并提示。
    ·三向電動閥門過流故障應(yīng)報警提示。
    ·藥池切換完成3秒后，若無提升泵運行信號，應(yīng)報警。

3 計量泵自動控制系統(tǒng)
    計量泵控制是加藥系統(tǒng)自動化改造的重點。國內(nèi)外對藥液投加的控制方式包括很多種方法，根據(jù)本水廠的狀況，選擇了采用原水濁度、原水流量前饋控制，藥液投加率反饋的控制系統(tǒng)，利用經(jīng)驗公式對計量泵進(jìn)行自動控制。
3．1 系統(tǒng)的基本原理
    采用原水濁度、原水流量前饋控制，藥液投加率反饋的控制系統(tǒng)省去了游動電流檢測儀，其控制原理是：水廠根據(jù)以往經(jīng)驗得出投加公式，PLC根據(jù)原水流量、濁度的變化，按照投加公式自動調(diào)節(jié)計量泵的頻率和沖程，從而改變投藥量：通過實踐逐步修正投加公式，最終實現(xiàn)由計算機(jī)根據(jù)原水流量和投加率自動調(diào)整投藥量。
    計量泵由原水流量確定，鋁投加率主要根據(jù)原水濁度確定，頻率則根據(jù)投加率、沖程和計量泵的藥液流量計算得出。(見圖1)。

3．2 計量泵沖程和頻率計算公式

   

    注：上式由現(xiàn)有PLC系統(tǒng)設(shè)定的公式整理后得出，其中計量泵頻率由原水流量確定，鋁投加率主要根據(jù)原水濁度確定，原水溫度對投加率的影響不超過7．5％，沖量則根據(jù)投加率、頻率、藥物中A1203的含量和計量泵的額定流量計算得出。
    瞬時投加量(m3／h)=最大投加量(m3／h)×沖程(％)×頻率(％)

   
3．3 系統(tǒng)的基本配置
    一個加藥多功能控制柜核心設(shè)備是兩臺變頻器、兩臺沖程控制器、一臺藥液流量計和一套PLC。它根據(jù)原水流量和濁度，經(jīng)過信號處理，去控制計量泵的頻率和沖程，從而控制藥液的投加量。計量泵的配置是一用一備，加藥多功能控制柜可根據(jù)計量泵的設(shè)備情況和運行累計時間去選擇開泵，平均計量泵的工作時間，延長使用壽命。控制方式分為本地控制，保留遠(yuǎn)程控制的接口。本地控制方式下藥液投加量由原水濁度和原水流量決定的計量泵沖程和頻率控制。如將來接入計算機(jī)中央控制室進(jìn)行界面控制，則遠(yuǎn)程控制方式根據(jù)生產(chǎn)情況，在計算機(jī)設(shè)定沖程和頻率，計量泵則按設(shè)定值進(jìn)行藥液投加。計量泵控制方式分為手動和自動，手動控制是在現(xiàn)場控制柜面板上手動啟停計量泵。自動控制是通過PLC程序進(jìn)行啟停計量泵。具體開幾號泵及開幾臺，由現(xiàn)場生產(chǎn)情況決定。

4 采用原水濁度、原水流量前饋控制，藥液投加率反饋的控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點

    優(yōu)點：
    (1)價格相對較低。
    (2)維護(hù)較容易。
    (3)系統(tǒng)使用壽命較長。
    缺點：
    經(jīng)驗公式必須由累積多年的數(shù)據(jù)，才能得出比較理想的控制公式。如果套用其他水廠的經(jīng)驗公式，效果比較難保證。

5 結(jié)語
    本水廠加藥控制系統(tǒng)投入運行時間近二年，從實際運行效果看，系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和設(shè)備穩(wěn)定性都比較理想，滿足凈水工藝要求。該方法設(shè)計簡單，投資經(jīng)濟(jì)，運行維護(hù)方便。該系統(tǒng)適用于供水量不大，資金比較緊缺的水廠，系統(tǒng)的成功運行為中小型水廠加藥系統(tǒng)自動投加控制的提供了一個有益參考。