章民駒，周柱榮，陳超明
(南海市供水集團有限公司，廣東南海528200)

　　摘 要：針對原設計V型濾池因所采用閥門的質量問題造成恒水位過濾和自動反沖洗難以實現等現象，通過閥門和自控系統的改造，一舉實現了V型濾池的穩定、可靠運行。
　　關鍵詞：V型濾池；恒水位；反沖洗；自動控制
　　中圖分類號：TU991.24
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)02-0048-02　

　　桂城水廠的供水能力為38×10⁴m³/d，V型濾池全部采用國產電動閥門，即濾池進水、排水閥采用的是電動方閥，氣、水反沖和出水調節閥則選用電動硬密封蝶閥。兩年多的運行實踐表明，電動硬密封蝶閥主要存在以下問題：
　　①V型濾池的恒水位過濾特點決定了出水調節閥必需頻繁動作，時間一長則電動執行機構的故障率就特別高，維修量也大。另外，也暴露出國產閥桿在選用材質上的不足之處，在兩年多的使用時間里，先后有3個出水調節閥的閥桿斷裂。
　　②氣反沖蝶閥是金屬硬密封，密封性能難以保證。當一個濾池在進行氣反沖時，總是有少量氣體進入其他正在工作的濾池，形成“氣頂托”現象，影響了過濾的正常進行。同時，工作濾池液位的不斷升高，也使得V型濾池無法實現恒水位過濾，因而大大縮短了濾池的工作周期。
　　③氣、水反沖閥的開關行程信號不可靠、不穩定，難以達到自控的要求。那種時有時無的 開關到位信號，往往使自控系統無所適從。
　　為使V型濾池可靠、穩定地運行，并能最終實現自動反沖洗，決定更換所用蝶閥。

　　1 改造方案

　　將12格濾池的出水調節閥(DN450)、水反沖閥(DN500)、氣反沖閥(DN300)共36個蝶閥全部換成相應規格的進口氣動蝶閥，保留電動進水、排水方閥。在一個濾池中并存氣動閥、電動閥的現象雖不協調，但它可解決濾池工作中存在的問題，同時也節約了資金。
由于氣動蝶閥的引入，相應地需增加空氣壓縮機系統為其提供氣源(見圖1)；另外氣動閥與電動閥的控制思想截然不同，特別是DN450的出水調節閥的控制更是如此，故需要對原有的閥門控制柜進行重新設計改造。

　　2 閥門控制柜

　　每格濾池設閥門控制柜一個，內含進水、排水電動方閥控制電路各一套、氣動的氣反沖閥、水反沖閥、出水調節閥控制電路各一套。為使控制電路簡單、穩定、可靠，便于接線和自動化控制，在每個控制柜內還裝有小型PLC(984—A145)一臺，這樣閥門控制既可做到就地手動，也可由PLC自動控制，體現了集中管理，分散控制的思想。另外，兩臺反沖洗風機、兩臺反沖洗水泵也在1＃控制柜內的PLC控制下交替使用。
　　在濾池的5個閥門中，氣動出水調節閥的控制是關鍵，因為它直接關系到V型濾池恒水位過濾能否實現。為了確保該閥安全、穩定、可靠地工作，設計了兩套控制電路，一路是將濾池液位信號送到PLC，由PLC對液位做PID運算，然后輸出運算結果(4～20mA信號)來控 制出水調節閥的開度；另一路是將濾池液位信號送到數顯儀(該數顯儀既能顯示濾池液位，也能顯示調節閥的開度，同時還能對液位信號進行PID運算)后，也將運算結果以4～20mA的信號形式輸出來控制出水調節閥的開度。兩種控制方式通過一個旋轉開關來選擇使用。
　　為了在水沖洗時排盡濾砂底層下的氣體，在氣反沖洗閥門后還安裝了排氣電磁閥，其控制與水反沖閥常開點互鎖，還與氣反沖閥的常閉點互鎖，控制電路見圖2。

　　3 濾池自動反沖洗

　　為使濾池能有序地實現自動反沖洗，將12個控制柜內的PLC互連，并接入水廠的MB+網，其中1＃控制柜內的PLC作為濾池反沖洗的“調度”，即當有某個濾池需要反沖洗時，就向1＃濾池的PLC發出反沖洗請求，1＃濾池的PLC對要進行反沖洗的濾池進行排隊，按 照“先進先出”的原則逐個進行反沖洗。濾池反沖洗的控制條件主要是工作時間和水池液位 。
　　當反沖洗過程出現異常時，PLC將迅速作出反應：
　　①風機啟動失敗
　　選用的離心式風機功率為100 kW，啟動時間要23s。若PLC在30s內檢測風壓達不到40kPa，則判斷風機啟動失敗，此時PLC就轉入濾池反沖洗失敗處理程序。
　　②水泵啟動失敗
　　反沖洗水泵功率為75kW，啟動時間為5s。若PLC在10s內檢測的水壓達不到20kPa，則可 以判斷水泵啟動失敗，此時PLC也轉入濾池反沖洗失敗處理程序。
　　③排水方閥打開失敗
　　由于排水方閥是電動的，其開啟時間需要120s。若PLC在150s內檢測不到開啟到位的信號，則判斷排水閥開啟失敗，此時PLC也轉入濾池反沖洗失敗處理程序。
　　④氣反沖、水反沖閥打開失敗
　　氣反沖閥、水反沖閥都是氣動閥，其開啟時間只要5s。若PLC在10s內檢測不到開啟到位的信號，則判斷閥門開啟失敗，此時PLC也轉入濾池反沖洗失敗處理程序。
　　⑤濾池反沖洗失敗處理
　　當濾池在反沖洗過程中出現某種故障時，PLC轉入失敗處理程序，即停止反沖洗，恢復過濾狀態，同時關閉風機、水泵，并向中控系統報警，通知有關人員檢查。
　　⑥排水方閥提前關閉
　　在濾池反沖洗進行到水沖洗最后十幾秒時，排水渠中都已是清水，為了避免清水流失，排水方閥應提前開始關閉。電動排水方閥的關閉時間為120s左右，經過多次實踐，認為提前70s開始關閉為好。
　　⑦停止反沖洗的步驟
　　根據常規的設計要求，停止反沖洗的步驟是先關閉水反沖閥、再停反沖洗水泵。由于水反沖洗閥門關閉很快(5s)，其形成的巨大水錘對閥門造成的沖擊勢必影響閥門的使用壽命，因此在實際操作控制時，應是先關閉反沖洗水泵，延時10s后，再關水反沖閥。

　　4 改造后的運行效果

　　濾池閥門于2000年7月改造完畢，自投入運行以來效果良好，V型濾池的恒水位過濾特點突出，其液位的變化通常都是控制在±1 cm以內。若一級泵站加(減)開一臺水泵(流量變化達20%)時，濾池液位的變化在5min內即可達到設定的液位值，在PLC控制下也能很好地完成自動反沖洗，因此整個改造工程完全達到了預期目的。

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收稿日期：2000-11-23