流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)抗干擾能力的研究

1、流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)抗干擾能力的研究 06-03-13 10:19:00 作者：黃國忠 李圭白編輯：studa9ngns摘要：本文闡述在國內(nèi)一些自來水公司水廠應(yīng)用流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)試過程中所遇干擾問題，并通過具體實(shí)驗(yàn)找到解決干擾問題的方法，為流動(dòng)電流自控系統(tǒng)在有干擾存在的情況下的應(yīng)用提供了重要經(jīng)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：流動(dòng)電流 混凝 投藥 自動(dòng)控制 抗干擾 The study about ability of overcome the distutbance for streaming current systemAbstract：The article discussed the

2、 problem which were found in using the streaming current control method for coagulant dosage system in the water treatment plants in our country, and have found the proper solution for this problem. Giving the important suggestion to overcome this disturbance situation.Keywords：steaming current, coa

3、gulant, dosage, automatic controlling, overcome disturbance1. 流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的檢測控制原理混凝投藥是水處理工藝中的重要環(huán)節(jié)之一，位于水處理工藝的前端。投藥量的多少直接影響后續(xù)工藝的處理效果，因此，研究該環(huán)節(jié)的自動(dòng)控制非常有意義，國內(nèi)外眾多學(xué)者都對(duì)其進(jìn)行了廣泛深入的研究。這些研究中，應(yīng)用的最為成功的當(dāng)屬流動(dòng)電流混凝投藥自控技術(shù)。該技術(shù)在80年代開始應(yīng)用，到了90年代已經(jīng)被大量的國內(nèi)外水廠所采用。1 流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制技術(shù)的原理為：水中膠體粒子加藥后，其電位會(huì)發(fā)生變化，從而引起流動(dòng)電流的變化，膠體電荷遠(yuǎn)程傳感器通過檢

4、測流動(dòng)電流的變化可以準(zhǔn)確地反映水中加藥量的多少，并傳遞信號(hào)給檢測控制儀，控制儀根據(jù)傳感器傳遞來的信號(hào)，經(jīng)過程序的處理，輸出控制信號(hào)給變頻柜，通過改變供電頻率來調(diào)整投藥泵的投藥量，使之達(dá)到最佳值。 干擾問題是流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)在生產(chǎn)應(yīng)用中常遇到的重要問題，常由于不能及時(shí)排除干擾而致應(yīng)用失敗。相反地，干擾問題卻很少得到報(bào)道。本文提供幾則排除干擾的實(shí)例，可供工程界參考。 2. 流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的干擾原因 流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)在實(shí)際工程中遇到的干擾主要有以下的兩方面原因：水質(zhì)及混凝藥劑方面；由于流動(dòng)電流控制系統(tǒng)的檢測裝置傳感器是直接與水樣接觸的，因此，如水中含有大量藻類、

5、大量有機(jī)污染物、混凝藥劑為有機(jī)高分子藥劑或粘附性強(qiáng)的藥劑會(huì)沾污傳感器探頭，造成檢測信號(hào)失真，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)不能正常的進(jìn)行控制工作。電控方面；流動(dòng)電流控制系統(tǒng)的傳感信號(hào)和控制信號(hào)均為弱電信號(hào)，因此一旦有強(qiáng)電信號(hào)在流動(dòng)電流控制系統(tǒng)的傳感或控制信號(hào)線附近存在時(shí)就會(huì)產(chǎn)生干擾，會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生影響；當(dāng)傳感器接地不符合要求時(shí)，也會(huì)對(duì)流動(dòng)電流的檢測造成干擾；電源的污染（如動(dòng)力電源存在大幅度的電壓或電流變化）、控制系統(tǒng)周圍有強(qiáng)電信號(hào)源（如大的電控柜、控制器等）、控制系統(tǒng)所放置的房間屏蔽不好內(nèi)的都會(huì)造成流動(dòng)電流控制系統(tǒng)的干擾，影響流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的正常工作。 流動(dòng)電流投藥控制系統(tǒng)遇到干擾

6、，可能出現(xiàn)檢測值無規(guī)律的上下波動(dòng)、檢測值定時(shí)定向的有規(guī)律變化、計(jì)量泵的投藥量不能及時(shí)隨檢測值變化而變化等現(xiàn)象。此時(shí)流動(dòng)電流控制系統(tǒng)已不能準(zhǔn)確及時(shí)的隨水質(zhì)水量的變化進(jìn)行投藥量的控制，必須找到干擾源并加以排除才能使其恢復(fù)正常工作。 3. 流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)干擾問題及解決方法實(shí)例3.1 流動(dòng)電流混凝投藥控制系統(tǒng)由混凝藥劑所引起的干擾3.1.1 應(yīng)用水廠情況簡介該水廠位于四川某城市，水廠原水為黃河水，平時(shí)濁度為1001000NTU，最高濁度10000NTU以上，pH為中性，其余的水質(zhì)指標(biāo)無特異的變化。該水廠的工藝流程見下圖1。3.1.2 初始應(yīng)用情況流動(dòng)電流控制系統(tǒng)安裝完成后，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

7、開始兩天系統(tǒng)采用手動(dòng)控制的方式運(yùn)行，檢測值比較穩(wěn)定可以隨著原水濁度變化及時(shí)調(diào)整混凝劑的投加量，兩天后改為自動(dòng)控制，開始時(shí)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，但隨著時(shí)間的推移檢測值變得很不穩(wěn)定，檢測值在一天之內(nèi)在水質(zhì)水量都無很大變化的情況下發(fā)生數(shù)次無規(guī)律的變化，混凝劑投量無法達(dá)到自動(dòng)控制，導(dǎo)致澄清池的出水時(shí)清時(shí)渾不能達(dá)到出水水質(zhì)要求。具體情況見下面圖2。3.1.3 解決方法的研究根據(jù)以上分析，進(jìn)行了逐項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)研究。首先，排除儀器設(shè)備存在質(zhì)量問題，逐一更換了流動(dòng)電流檢測系統(tǒng)中的各部裝置，從傳感器到控制儀都用嶄新的并經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)的儀器進(jìn)行替代實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)檢測值仍然呈不定時(shí)無規(guī)律變化，從而確定不是儀器質(zhì)量問題。其次，排除

8、了電源污染的因素，認(rèn)真檢查了電源并對(duì)其周圍的用電單位進(jìn)行了細(xì)致的調(diào)查，確認(rèn)該廠內(nèi)部及周圍不存在能對(duì)其動(dòng)力電源造成污染的污染源。并且由以上紀(jì)錄情況可知，流動(dòng)電流檢測值的變化是無規(guī)律的而且是不定時(shí)的，這樣就可以排除是由于象定時(shí)電源污染引起的定時(shí)干擾的存在。由于流動(dòng)電流的檢測值的變化是逐漸出現(xiàn)而不是一開始運(yùn)行就有的，因此可以排除由電控方面的干擾所引起的。再次，對(duì)流動(dòng)電流控制系統(tǒng)傳感器的接地情況進(jìn)行了重新檢查，經(jīng)過仔細(xì)的分析和測試，確定其傳感器的地線不合要求。因此，重新進(jìn)行了傳感器的地線安裝，以三根銅管焊接而成的柱體為接地線的基礎(chǔ)，并深埋入地面1.5米以下，測得的電阻R1，完全符合國際標(biāo)準(zhǔn)。改造完成后

9、進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)在無計(jì)量泵的啟停時(shí)流動(dòng)電流系統(tǒng)可以正常工作，檢測值變化穩(wěn)定及時(shí)。接下來將變頻控制柜的安裝位置移至電控間，而自動(dòng)控制儀仍留在值班室。方案實(shí)施后，流動(dòng)電流控制系統(tǒng)仍然未能正常的工作，經(jīng)一周的監(jiān)測，檢測值仍然不穩(wěn)定，投藥量也不能得到很好的控制。最后，取混凝劑進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在高濁度水的情況下使用了含有有機(jī)高分子成分的助凝劑。因此，改變了高分子助凝劑的投加點(diǎn)，使其在流動(dòng)電流取樣完成后再投加，而助凝劑的控制采用按一定的比例投加的方式。方案實(shí)施后，經(jīng)半月的監(jiān)測流動(dòng)電流混凝投藥控制系統(tǒng)檢測值穩(wěn)定，投藥量得到很好的控制，出水水質(zhì)達(dá)到所要求的標(biāo)準(zhǔn)。圖3是一天運(yùn)行情況的紀(jì)錄。 3.2 流動(dòng)電流混凝

10、投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)由于電源污染所造成的干擾3.2.1 應(yīng)用水廠情況簡介此水廠位于山東沿海某城市。該水廠原水為地表水，常年濁度為2030NTU，最高濁度100NTU，pH為中性，其余的水質(zhì)指標(biāo)無特異的變化。該水廠的工藝流程見下圖4。投藥點(diǎn)在進(jìn)水管管式混合器之前，傳感器的取樣點(diǎn)設(shè)在管式混合器出口處。傳感器設(shè)在靠近取樣點(diǎn)的反應(yīng)池壁上。3.2.2 流動(dòng)電流的初始應(yīng)用情況流動(dòng)電流控制系統(tǒng)安裝完成后，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。開始兩天系統(tǒng)采用手動(dòng)控制的方式運(yùn)行，檢測值比較穩(wěn)定。兩天后開始自動(dòng)控制，第一天運(yùn)行基本穩(wěn)定，但發(fā)現(xiàn)在上午7-8時(shí)及下午4-5時(shí)，檢測值發(fā)生有規(guī)律變化。在上午7-8時(shí)之間，檢測值在加藥量及水質(zhì)不變的

11、情況下會(huì)向上波動(dòng)，導(dǎo)致加藥量直線下降，出水水質(zhì)變渾；在下午3-4時(shí)之間，在同樣情況下檢測值向下波動(dòng)，導(dǎo)致加藥量直線上升，出水水質(zhì)變的過清。過了這兩個(gè)時(shí)段，檢測值會(huì)自動(dòng)調(diào)整回正常狀態(tài)，加藥量及水質(zhì)也會(huì)恢復(fù)正常。但這兩個(gè)時(shí)段正好是一泵站調(diào)整流量的時(shí)候，所以認(rèn)為是由于水量的變化引起的。但隨著時(shí)間的推移，這種檢測值的變化有時(shí)出現(xiàn)一天變化數(shù)次，并且有時(shí)又沒有規(guī)律，以至混凝劑的投量無法達(dá)到自動(dòng)控制。具體情況如圖5所示。 根據(jù)以上紀(jì)錄可知，流動(dòng)電流控制系統(tǒng)檢測值的變化多數(shù)是定時(shí)而且有規(guī)律的，并且在除此之外的時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)可正常工作，這就排除了流動(dòng)電流控制系統(tǒng)自身以及傳感器地線的問題。從控制理論分析，可能存在強(qiáng)電信號(hào)的干擾和電源有定時(shí)污染兩方面干擾。3.2.3 解決方法的研究根據(jù)以上的分析進(jìn)行了解決方法的研究，首先對(duì)傳感信號(hào)線的屏蔽情況進(jìn)行檢查，從新作了屏蔽工作，在信號(hào)線外加上金屬套管并將其與強(qiáng)電電纜線分離。采取此種措施后，檢測值的定時(shí)變化仍然存在，證明不是由于強(qiáng)電信號(hào)干擾。接著檢測動(dòng)力電源是否有污染的存在，終于發(fā)現(xiàn)在此水廠的附近有一大型工業(yè)設(shè)備生產(chǎn)工廠，每當(dāng)它啟動(dòng)和停止工作