临汾市自来水厂投加药系统自动化改造系统说明

1．概述

临汾市自来水公司净水厂座落在城西南3.5公里处，占地42907m2（含龙祠水源站），其水源设计取水量为8.64万吨/日，是自来水公司龙祠水源地水处理厂。

生产工艺流程：引龙祠源水加压至净水厂，经投药、沉淀、澄清、过虑、消毒，再经水质检验符合国家饮用水卫生标准后，由泵房加压送入城市和临钢配水管网，生产工艺中生活饮用水投加石灰软化工艺，当时在国内城市供水行业中很少使用。

主要生产岗位设置有龙祠站、投药、虑池、加氯、泵房、变电、化验、电气、机械维修等岗位十一个，净水工艺、输配水等岗位目前均采用四班工作制。

净水厂取用梁山东麓西平山脚下地龙子祠泉排泄形成的地泉水为供水水源，属地下水性质，同时因存在一定的流域过程，暴露于自然界，又具有易受气候、人为因素等污染的地表水特性。龙祠子泉在流经岩层过程中悬浮物和胶体杂质大部分截留，故有水质清澈，水质、水温较稳定的特点。龙祠泉水因溶解了岩层中的矿物质，含盐量较高，属HCO3—SO4—Ca—Mg型，总硬度在540mg/L（以CaCO3计）左右，高于国标，因此，净水厂选用了药剂软化法来降低水的硬度，使出厂水质能够全面达到GB5749—85生活饮用水卫生标准。

2．净化工艺

2.1 投药系统

投药楼是配置软化剂及混凝剂，并将其投加到反应构筑物中，用于去除水中暂时硬度的场所。其操作工艺如下：

将生石灰初步熟化后通过卷扬机输送至工作平台，经消石灰机完成熟化，筛除杂质，形成石灰乳液后投入石灰搅拌池中进行搅拌，并配置成浓度为2.5％的石灰乳液，利用泥浆泵输送至澄清池第一反应室。

混凝剂使用硫酸亚铁，它是一种半透明的純结晶体，在碱度高的水中会形成三价的铁离子，在PH≥9的水中具备优良的絮凝效果。硫酸亚铁配置成溶液后经耐腐蚀泵提升至高位溶液池，利用重力投加的方式输送到澄清池前的进水管。硫酸亚铁溶液浓度在15％左右，千吨水消耗低于12千克。

2.2 进水仪表间

源水通过龙祠站送水泵房加压输送到净水厂，通过工艺管道中13个电动阀门，可根据源水水质及城市与临钢用水需要形成六种生产工况，从而完成澄清、过虑、消毒等工艺流程，输送到用户。

3、投药子站的自动化改造

3.1 投药子站控制系统


图1投药子站控制示意图

3.2 中央控制器

中央控制器采用SIEMENS公司S7－300系列PLC，现场操作用了TP170A触摸屏，PLC采集源水流量、药液浓度、澄清池内的PH值和浊度值、指令状态、计量泵工作状态等参数，并通过控制方法的计算输出控制量，控制输出计量泵的投加量、工作状态、液位浓度报警、水质指标异常报警等信息。PLC本机内置PROFIBUS标准接口，以备将来水厂联网。

系统中的2套计量泵，一用一备用，通过操作员在TP170A上手动切换。系统中有两套化工泵，这两套泵都挂接在变频器上，通过操作员在TP上的手动切换来实现一用一备用。

外部接线说明

变频器故障信号：INV_F_1 白（带字）INV_F_2 白（不带字）

计量泵1启停信号：LK1_S_LLK1_S_N

计量泵2启停信号：LK2_S_LLK2_S_N

变频器启停信号：INV_L 篮 INV_N浅蓝

切换到化工泵1：Ca1_L 黄（不带字）Ca1_N 绿

切换到化工泵2：Ca2_L 黄（带字）Ca2_N绿

计量泵1控制器电源：LK1_L红LK1_N篮

计量泵2控制器电源：LK2_L咖啡LK2_N浅蓝

计量泵1三相电源：LK1_U黄(带字)LK1_V白LK1_W 绿

计量泵2三相电源：LK2_U黄（不带字）LK2_V白LK2_W绿

流量1信号线：FL1_1 FL1_2 白黑

流量2信号线：FL2_1 FL2_2 白黑

PH1信号线：PH1_1 PH1_2 白黑

PH2信号线：PH2_1 PH2_2 白黑

液位1信号线：LEV1_1 LEV1_2 白黑（CaOH）

液位2信号线：LEV2_1 LEV2_2 白黑（FeSO4）

浊度1信号线：TUR1_1 TUR1_2 红绿

浊度2信号线：TUR2_1 TUR2_2 白黑

石灰浓度：FCa_1 FCa_2白黑

硫酸亚铁浓度：FFe_1 FFe_1白黑

流量1电源线：FL1_LFL1_N （RVV3*1.5）

流量2电源线：FL2_LFL2_N （RVV3*1.5）

PH1电源线：PH1_LPH1_N （RVV3*1.5）

PH2电源线：PH2_LPH2_N （RVV3*1.5）

液位1电源线：LEV1_LLEV1_N （CaOH）（RVV3*1.5）

液位2电源线：LEV2_LLEV2_N （FeSO4）（RVV3*1.5）

浊度1电源线：TUR1_LTUR1_N （RVV3*1.5）

浊度2电源线：TUR2_LTUR2_N （RVV3*1.5）

石灰浓度电源线：FCa_LFCa_N（RVV3*1.5）

硫酸亚铁浓度电源线：FFe_LFFe_N（RVV3*1.5）

计量泵1开度控制信号线：LK1AO_1LK1AO_2 白黑

计量泵2开度控制信号线：LK2AO_1LK2AO_2 红绿

变频器给定值信号线：INSP_1 INSP_2 白黑

接地线：黄（RVV3*1.5）

l测点：

1．模拟量输入：流量1，流量2，PH1，PH2，液位1，液位2，石灰浓度，硫酸亚铁浓度，浊度1，浊度2。

2．模拟量输出：计量泵1开度控制，计量泵2开度控制，变频器速度给定值。

3．开关量输入：急停，运行/停止

4．开关量输出：计量泵1启停控制，计量泵2启停控制，变频器启停控制，化工泵切换1，化工泵切换2。

TP170A触摸屏操作

1．启动画面：见下图，左上角为时间显示，该画面一共有八个按钮和一个输入框，该输入框用于输入管理员密码。八个按钮中除了“登陆”和“注销”外每一个按钮分别对应一个子画面。

2．登陆方法： 在输入框输入管理员密码后按“登陆”按钮即可。

3．注销方法：系统设置为五分钟后自动注销，也可手动按“注销”按钮主动注销登陆。


4．当要输入数值或密码时，会自动出现如下图的软键盘，按回车键确定输入或按“ESC”取消输入，这两种情况都回返回前一个画面。


5．按“主画面”按钮，进入主画面如下图所示，这里显示所有的仪表即时数值。按“返回”按钮可返回启动画面。


6．按“计量泵”按钮，进入下图所示画面，用于控制硫酸亚铁的投放量，开度越大投放的量就越多。分手动和自动两种投放方式。


7．按“变频器”按钮，进入下图所示画面，用于控制石灰的投放量，频率越大投放的量就越多。也分手动和自动两种投放方式。


8．按“选择澄清池”按钮，进入下图所示画面，用于选择控制系统的回馈，只要按实际的生产情况选择就可以了。


9．按“时间设计”按钮，进入下图所示画面，用于修改控制系统的时间，只要按实际的时间、日期输入就可以了


三、结论

投药系统设计功能将是十分灵活的，既可以PLC自动控制，也可以手动操作面板设定经验参数手动调节，自动投药的方案众多，各有利弊，各水厂应该根据本厂的情况，因地制宜，采用适合本厂的控制方案，以达到提高水质，降低消耗，节约投资的目的。