自動(dòng)化儀表在水處理系統中的應用
濁度是水體渾濁程度的度量,也就是水體中存在微細分散的懸浮性粒子,使水透明度降低的程度。濁度儀是測量水體渾濁程度的儀器,主要用于對水質(zhì)的監測和管理。
凈水廠(chǎng)負責供應居民生活用水和工業(yè)用水,供水的質(zhì)量直接涉及人民的健康、安全,以及食品、釀造、醫藥、紡織、印染、電力等各行各業(yè)的正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。濁度是一項很重要的水質(zhì)指標,因此對濁度儀的選擇顯得尤為重要。濁度儀可分為目視濁度儀和光電濁度儀兩大類(lèi)。光電濁度儀就其用途可分為工藝監控(連續測定)濁度儀和實(shí)驗室(包括便攜式)濁度儀,就其設計原理又可分為透射光濁度儀和散射光濁度儀。
由于散射光濁度儀對水的低濁度有較高的靈敏度,準確度高,相對誤差小,重復性好,水的色度不顯示濁度,且散射光與入射光強度比可呈線(xiàn)性關(guān)系,故1992年9月世界衛生組織公布的《飲用水水質(zhì)準則》中規定將散射光濁度儀作為測定儀器。同時(shí),“供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規劃”中已明確規定一類(lèi)水司管網(wǎng)水濁度指標為1NTU。
在凈水廠(chǎng)設計中常用HACH公司的1720D、SS6系列濁度儀(屬于散射光式濁度儀)。
在濾后水及出廠(chǎng)水的測量中,一般采用1720D(原為1720C)系列濁度儀。使用時(shí)水樣連續流入濁度儀,流經(jīng)脫泡器以排空水流中的氣泡,然后進(jìn)入濁度儀的中柱內,上升至測量室并溢過(guò)其邊緣進(jìn)入排放口。聚光束從傳感器頭部組件中向下投射到濁度儀主體內的水樣中,浸在水樣中的光電管測量水中懸浮固體90°方向的散射光,散射光的量與水樣的濁度成正比。1720D不需采用樣品池,這樣可減少雜散光,提高測量準確度。1720D的準確度為:0~40NTU范圍內為±2%,40~100NTU范圍內為±5%,分辨力為0.001NTU,響應時(shí)間為75s。
測量濾后水的濁度儀多安裝于濾站管廊內,可采用壁掛或柜裝,出廠(chǎng)水的測量一般在送水泵房設置水質(zhì)儀表間,將濁度儀及其他水質(zhì)檢測儀表置于儀表間內,再將信號引至監控站。
雖然1720D的測量范圍為0~ 100NTU,但最好不用其測量濾前水,因為雖然光學(xué)上能測到100NTU,但在生產(chǎn)使用上會(huì )帶來(lái)許多不便。測量源水及濾前水多使用SS6系列表面散射式濁度儀,它是將光束射在液體表面,測定來(lái)自液面的散射光,避免了光學(xué)系統與水樣直接接觸,消除了清洗流通池時(shí)帶來(lái)的信號丟失,如圖2所示。
圖2 SS6表面散射式濁度儀測量原理圖SS6系列的測量范圍為0~9999NTU,一般地表水廠(chǎng)的源水均在此范圍內。它在0~2000NTU范圍內的準確度為±5%,2000~9999NTU范圍內準確度為±10%。
濁度儀取樣點(diǎn)的選擇應與工藝專(zhuān)業(yè)緊密結合,選取最有代表性的點(diǎn),取樣孔最好不要開(kāi)在被取樣管道的頂部,避免將管道中的氣泡抽進(jìn)取樣管而影響濁度儀的測量準確度,水樣的提取最好用小型采樣泵取樣,保證取樣管內有一定流速,不易在管道內壁結垢。取樣管道的口徑應根據儀表取樣水的總需要量決定。
5. 顯示儀表的選用
一般凈水廠(chǎng)工程多選用智能化顯示儀表,其功能齊全,能進(jìn)行數字信號處理,實(shí)現控制功能,而且測量值以液晶顯示,操作方便,可以保存數據,具有自診斷功能。雖然與計算機系統聯(lián)網(wǎng)后,它的優(yōu)勢沒(méi)有完全發(fā)揮出來(lái),而被計算機系統所取代,但在目前凈水廠(chǎng)的建設中,使用智能化的顯示儀表作為在計算機系統未調試投運階段或發(fā)生故障時(shí)的輔助儀表,也能滿(mǎn)足現場(chǎng)控制、顯示的要求。
在某些情況下,同時(shí)需要本地顯示與遠程傳送,此時(shí)不宜采取信號串聯(lián)方式,而應采用信號分配器,即1路輸入,兩路輸出,一路輸出送顯示儀表,另一路輸出可輸入PLC,如常用的WS15242,如圖3所示。
圖3 信號分配器接線(xiàn)示意圖6. 儀表系統的接地和防雷
接地可分為保護接地和工作接地。保護接地是為避免工作人員因設備絕緣損壞或絕緣性能下降時(shí)遭受觸電危險和保護設備的安全。工作接地是為保證儀表穩定可靠地運行。一般凈水廠(chǎng)儀表系統的接地采用TN-S系統,即3根相線(xiàn)A、B、C,1根中性線(xiàn)N即保護線(xiàn)PE。用電設備的外露可導電部分接到PE線(xiàn)上,其優(yōu)點(diǎn)是PE線(xiàn)在正常工作時(shí)不呈現電流,因此設備的外露可導電部分不呈現對地電壓而且在事故時(shí)也容易切斷電源,有較強的電磁適應性,避免了高次諧波的干擾。
工作接地的原則是單點(diǎn)接地。由于對地電位差的存在,如果出現一個(gè)以上的接地點(diǎn)就會(huì )形成地回路,將干擾引入儀表中,所以,同一信號回路、同一屏蔽層只能有一個(gè)接地點(diǎn)。
儀表工作接地可單獨設置或與保護接地共用同一接地體。從工程實(shí)踐經(jīng)驗來(lái)看,接地電阻一般應不超過(guò)1Ω。
一般凈水廠(chǎng)設施分散,構筑物低矮,地形平坦、空曠,特別是有些流量計井位于廠(chǎng)區之外,在這種情況下,儀表設備的被雷擊率增加。在實(shí)踐中,筆者多次遇到過(guò)雷擊損壞儀表或儀表不明原因損壞的事件。因此,安裝品質(zhì)優(yōu)良,動(dòng)作可靠的避雷器,是不可缺少的保護措施,如采用德國Pepperl+Fuchs公司的ESP系列避雷柵用于流量計的信號和電源的保護,效果良好。
五 總結
(1)要實(shí)現凈水廠(chǎng)的現代化管理,必須使用自動(dòng)化儀表。
(2)設計人員應站在用戶(hù)的角度上,為用戶(hù)著(zhù)想,在設計與選用儀表時(shí),應做到:穩定可靠,操作簡(jiǎn)單,安裝方便,物美價(jià)廉,連續測量,反應靈敏,互換性強,便于維護。
(3)設計人員平時(shí)應注意技術(shù)資料的收集、整理,以便于消化吸收。
(4)凈水廠(chǎng)建成通水,儀表正確投入使用后,設計人員應多下現場(chǎng),對儀表的使用情況做跟蹤調查,了解儀表的工作情況,及時(shí)總結經(jīng)驗,以利于今后的設計工作日趨完善。(end)
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