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(wàn)噸的老式脈沖澄清池系統(tǒng)，一路為日產(chǎn)2萬(wàn)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(gè)，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(tái)計(jì)量泵進(jìn)行手動(dòng)投加。
    為節(jié)省工人勞動(dòng)強(qiáng)度，穩(wěn)定出廠水質(zhì)，需對(duì)加藥系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和該水廠對(duì)自控系統(tǒng)的要求，加藥系統(tǒng)自動(dòng)化改造的主要范圍包括以下幾個(gè)部分：
    (1)水廠加藥系統(tǒng)的兩個(gè)配藥池由人工切換改為自動(dòng)切換。
    (2)藥池進(jìn)水、水位及攪拌機(jī)控制改造為自動(dòng)控制。
    (3)增加原水濁度計(jì)、原水流量計(jì)、超聲波液位計(jì)作為控制條件。
    (4)增加變頻器、沖程控制器，對(duì)計(jì)量泵進(jìn)行自動(dòng)控制，達(dá)到加藥量的最優(yōu)控制。

2 加藥自動(dòng)化主要工藝過(guò)程PLC控制流程
    加藥自動(dòng)化系統(tǒng)工藝過(guò)程主要包括配藥、攪拌機(jī)、藥池切換及計(jì)量泵等工藝過(guò)程的控制，其中配藥、攪拌機(jī)、藥池切換等工藝環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化主要能達(dá)到節(jié)省勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率的作用，而計(jì)量泵的自動(dòng)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(duì)配藥、攪拌機(jī)、藥池切換自動(dòng)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(pán)或鼠標(biāo)控制，PLC監(jiān)控藥池液位的變化情況。
    開(kāi)閥門(mén)條件：
    ·有鍵盤(pán)輸入命令；·閥門(mén)控制方式“自動(dòng)”；
    ·電磁閥無(wú)故障。
    藥池水位監(jiān)控：
    ·液位低于0．33米(下限值)時(shí)，PLC驅(qū)動(dòng)喇叭報(bào)警并開(kāi)進(jìn)水閥門(mén)。
    ·藥池液位上升至0．85米，應(yīng)自動(dòng)開(kāi)攪拌機(jī)。
    ·藥池液位上升至1．43米(上限值)時(shí)，關(guān)進(jìn)水閥門(mén)?！に幊匾何淮?．45米(報(bào)警值)時(shí)，應(yīng)報(bào)警。
    ·澄清池液位低于0．30米(下限值)時(shí)及大于1．48米(報(bào)警值)時(shí)，PLC驅(qū)動(dòng)喇叭報(bào)警。
    ·電磁閥故障—報(bào)警
    (2)攪拌機(jī)
    由PLC按周期自動(dòng)控制其開(kāi)／停。
    啟動(dòng)條件：
    ·藥池液位應(yīng)大于0．85米；·攪拌機(jī)無(wú)故障，并處于停止?fàn)顟B(tài)；·根據(jù)運(yùn)行周期應(yīng)啟動(dòng)或有鍵盤(pán)輸入命令。
    停止條件：
    ·攪拌機(jī)正在運(yùn)行； ·根據(jù)運(yùn)行周期應(yīng)停止或有鍵盤(pán)輸入命令?！に幊匾何坏陀?．85米
    (3)藥池切換
    藥池切換和提升泵開(kāi)／停控制由現(xiàn)場(chǎng)儀表和電氣線路根據(jù)藥池液位自動(dòng)完成，PLC對(duì)異常情況進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警。
    ·正在使用的藥池液位低于1．0米，同時(shí)另一藥池液位低于0．35米時(shí)，應(yīng)報(bào)警提示配藥。
    ·正在使用的藥池液位低于0．3米時(shí)，應(yīng)報(bào)警提示(藥池不能自動(dòng)切換)。
    ·正在運(yùn)行的提升泵，其運(yùn)行信號(hào)丟失持續(xù)3秒或泵故障時(shí)應(yīng)報(bào)警并提示。
    ·三向電動(dòng)閥門(mén)過(guò)流故障應(yīng)報(bào)警提示。
    ·藥池切換完成3秒后，若無(wú)提升泵運(yùn)行信號(hào)，應(yīng)報(bào)警。

3 計(jì)量泵自動(dòng)控制系統(tǒng)
    計(jì)量泵控制是加藥系統(tǒng)自動(dòng)化改造的重點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外對(duì)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(yàn)公式對(duì)計(jì)量泵進(jìn)行自動(dòng)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(dòng)電流檢測(cè)儀，其控制原理是：水廠根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)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(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量泵的頻率和沖程，從而改變投藥量：通過(guò)實(shí)踐逐步修正投加公式，最終實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)根據(jù)原水流量和投加率自動(dòng)調(diào)整投藥量。
    計(jì)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(jì)量泵的藥液流量計(jì)算得出。(見(jiàn)圖1)。

3．2 計(jì)量泵沖程和頻率計(jì)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(jì)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(duì)投加率的影響不超過(guò)7．5％，沖量則根據(jù)投加率、頻率、藥物中A1203的含量和計(jì)量泵的額定流量計(jì)算得出。
    瞬時(shí)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(gè)加藥多功能控制柜核心設(shè)備是兩臺(tái)變頻器、兩臺(tái)沖程控制器、一臺(tái)藥液流量計(jì)和一套PLC。它根據(jù)原水流量和濁度，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理，去控制計(jì)量泵的頻率和沖程，從而控制藥液的投加量。計(jì)量泵的配置是一用一備，加藥多功能控制柜可根據(jù)計(jì)量泵的設(shè)備情況和運(yùn)行累計(jì)時(shí)間去選擇開(kāi)泵，平均計(jì)量泵的工作時(shí)間，延長(zhǎng)使用壽命?？刂品绞椒譃楸镜乜刂?，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(jì)量泵沖程和頻率控制。如將來(lái)接入計(jì)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(jì)算機(jī)設(shè)定沖程和頻率，計(jì)量泵則按設(shè)定值進(jìn)行藥液投加。計(jì)量泵控制方式分為手動(dòng)和自動(dòng)，手動(dòng)控制是在現(xiàn)場(chǎng)控制柜面板上手動(dòng)啟停計(jì)量泵。自動(dòng)控制是通過(guò)PLC程序進(jìn)行啟停計(jì)量泵。具體開(kāi)幾號(hào)泵及開(kāi)幾臺(tái)，由現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)

    優(yōu)點(diǎn)：
    (1)價(jià)格相對(duì)較低。
    (2)維護(hù)較容易。
    (3)系統(tǒng)使用壽命較長(zhǎng)。
    缺點(diǎn)：
    經(jīng)驗(yàn)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(yàn)公式，效果比較難保證。

5 結(jié)語(yǔ)
    本水廠加藥控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)間近二年，從實(shí)際運(yùn)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(jì)簡(jiǎn)單，投資經(jīng)濟(jì)，運(yùn)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(yùn)行為中小型水廠加藥系統(tǒng)自動(dòng)投加控制的提供了一個(gè)有益參考。