張自然¹，王建軍¹，張德躍²?

(1.溫州市污水處理廠工程建設指揮部，浙江溫州　325000；2.中國市政工程華北設計研究院，天津　300074)

　　摘　要： 一般而言，全自動控制運行的水廠在投產后的一年之內，必須進行一次系統性的運行調試，以優化和調整運行初期設定的運行參數，消除和解決自控系統在實際運行中出現的問題，完善其控制功能，更主要是提高其控制精度。溫州新陽岙水廠在投產運行8個月后，進行了一次系統性的自控系統運行調試，在長期穩定的優質供水、安全供水、降低物耗等方面取得了較好效果。?
　　關鍵詞：自動控制；運行調試；多參數復合控制模式；模擬斜 管濁度?
　　中圖分類號：TU991.56
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)10-0047-03

1　自控系統概況

　　溫州浦東(新陽岙)水廠供水規模20×10⁴m³/d。自控系統的主要檢測儀表、PLC、加注泵以及濾池氣動閥門和大口徑針形調節閥等均采用國外進口設備。
1.1　工藝流程及其特色
　　 新陽岙水廠有兩條制水生產線，均采用圖1所示的自控工藝流程。

　　水廠自控系統的特色主要表現在兩個方面：①進水采用針形調節閥自動調節，使回流水充分利用；②在實現全廠自動控制的同時，與遠程提升泵站、老水廠和公司調度系統聯網，實現了數據共享和實時生產調度。
1.2　組成及特點
? 自控系統的組成見圖2。

　　自控系統的特點有：①全廠設有三級網絡，即管理層以太網、廠級冗余型工業實時控制MB+ 網和濾池工業實時控制MB+網，使得網絡職責分明，便于各自的擴展和維護；②水廠與遠程 提升泵站采用有線方式聯網；③水廠與公司調度系統采用無線聯網；④廠級控制網采用冗余型MB+網，提高自控系統的可靠性；⑤濾池系統實現分布式控制。

2　自控系統的優化運行調試

　　浦東(新陽岙)水廠自控系統于1999年7月交工驗收后正式投入生產運行，經過8個月的正式運行，積累了大量的生產數據和控制運行經驗，于2000年3月進行了一次系統性的運行調試 。現僅介紹加礬系統和濾后加氯系統的運行調試。
2.1　自動加礬系統的優化調試
2.1.1　自動加礬控制原理
　　 原理框圖如圖3。

　　加礬控制采用多參數復合環控制模式。
　　源水流量、源水濁度進行前饋控制，根據模擬斜管濁度反饋進行復合環控制，從而既能迅速響應源水的變化，快速調整投礬量，又能自動跟蹤模擬濁度并進行適當調整，在保證沉后水 濁度達到指標的前提下，節約礬耗。
2.1.2　源水流量、濁度的前饋控制數學模型
　　源水流量和源水濁度為加礬控制參數：

　?Q礬=Q源水·Fi礬耗·Ki
　　式中?Q礬——投加礬流量，L/h
　　?　　Q源水——源水流量，m³/h
　　?　　Fi礬耗——礬耗(源水濁度的分段線性比例參數由運行調試確定)，kg/ kt
?　　　　Ki——礬濃度參數(由運行調試確定)
2.1.3.　Fi礬耗參數的確定?
　　Fi參數和Fi參數曲線的確定，分4步完成。
　　①?Fi參數的歷史檔案打印和數據整理。在監控計算機和服務器中，已存有將近1年時間的Fi參數實時運行檔案，以及與之相關的源水濁度、源水流量、源水pH值、模擬 斜管濁度、沉后水濁度、出廠水濁度、出廠水pH值等的運行歷史檔案。對上述歷史檔案進行 整理和優化出一組Fi參數曲線。
　　②由水廠中心化驗室做加礬絮凝試驗，得出一組Fi參數曲線。
　　③將兩組Fi參數曲線進行分析和計算，得出一組準Fi參數曲線。
　　④將準Fi參數曲線輸入1#PLC和監控計算機，進入實時運行調試。其時，通過控制回流水的濁度來模擬源水濁度的變化，用20 d的時間對Fi參數進行實時運行調試，得到一組優化Fi參數曲線，如圖4所示。

　　調試過程中，還對低濁度水庫水的Fi參數作了重點調試。在礬液濃度為1.0波美度(波 美度的測定采用波美度儀表，波美度Y與質量分數X的對應公式在采用聚合鋁為絮凝 劑時為Y=0.6946X-0.489 6；在采用硫酸鋁為絮凝劑時為Y=0.69X-0.03)、源水流量為5 000m³/h、源水濁度≤10 NTU、加礬泵沖程為80%的條件下進行試驗，運行結果見表1。

表1　低濁水庫水不同Fi值運行結果 Fi(kg/kt) 條件 模擬斜管濁度（NTU） 出廠水濁度（NTU） 1.2 無回流水時 ≤10 ≤0.5 有回流水時 ≤14 ≤1.0 1.4 無回流水時 ≤8 ≤0.5 有回流水時 ≤10 ≤0.8 1.6 無回流水時 ≤8 ≤0.5 有回流水時 ≤8 ≤0.5

　　從表1中可以看出，對低濁度水庫水而言，Fi＜1.2 kg/kt時，難于保證出廠水濁度≤ 1 NTU，故Fi參數選擇1.4～1.6 kg/kt為宜。
2.1.4 Ki參數的確定
　　Ki礬濃度參數的計算公式：
　　Ki=1/｛［(b+0.489 6)/0.696 4］×10｝
　　式中　b——礬液的波美度
　　在源水濁度≤10 NTU、源水流量為5 000m³/h、pH值為6.9～7.2之間、加礬泵沖程為80%、Fi=1.6 kg/kt的條件下進行試驗，礬濃度分別為0.5、0.7?、1.0 波美度，均跟蹤運行12 h，試驗運行效果詳見表2。

表2　不同濃度礬液處理水庫水的運行結果 礬液濃度(波美度) 條件 模擬斜管濁度（NTU） 出廠水濁度（NTU） 0.5 無回流水時 ≤8 ≤0.5 有回流水時 ≤15 ≤1.2 0.7 無回流水時 ≤8 ≤0.5 有回流水時 ≤15 ≤1.2 1.0 無回流水時 ≤8 ≤0.5 有回流水時 ≤8 ≤0.5

　　從表2中可以看出，對低濁度水庫水而言，礬濃度＜1.0波美度時，難于保證出廠水濁度≤1 NTU，故礬液濃度采用1.0波美度為宜。
2.1.5　模擬斜管濁度的反饋控制參數
　　模擬斜管濁度是多參數加礬控制的重要反饋參數，該濁度值和濾前水濁度有對應關系。加礬絮凝的工況需1.5～2 h后才能在濾前水濁度儀上反映，采用模擬濁度則在20 min左右馬上反 映加礬絮凝工況，使系統可以較快速度調整礬的投加量，保證濾前水濁度≤8 NTU。
　　反饋控制參數P(運行比例參數)、I(運行控制周期，min)的運行調試和確定分5步完成：?
　　①P、I系統的歷史檔案打印和數據整理。在服務器和監控計算機已存有P、I參數的實時運行歷史檔案，以及與之相關源水濁度、源水流量、源水pH值、模擬斜管濁度、沉后水濁度、出廠水濁度、出廠水pH值等的運行歷史檔案。對上述檔案進行整理，從而得出二組P、I參數。
　　②將第一組P1、I1參數輸入1#PLC，并進行5d的跟蹤調試，同時詳細記錄和保存源水濁度、源水流量、源水pH值、沉淀水濁度、出廠水濁度、Fi參數、Ki參數等實時運行數值。
　　③將第二組P2、I2參數輸入1#PLC，進行與②相同的操作。
　　④將兩組P、I參數的運行效果進行分析和計算，得出一組參考性較強的P、I運行參數。
　　⑤將這組參考性較強的P、I運行參數輸入1#PLC投入運行，并由計算機詳細記錄和保存與之相關的實時運行數據，作為下一次運行調試的依據。
　　用了15 d完成P、I參數的運行調試，確定P為90，I為18 min。
2.2　濾后自動加氯系統的運行調試
　　①濾后自動加氯控制采用PLC和加氯機控制器互為備用的方式(冗余型)，運行調試是針對P LC自動加氯控制。
　　②PLC濾后自動加氯控制采用余氯反饋控制模式，其運行調試的主要內容是P、I參數的調試，調試分5步完成，基本類同于加礬系統中的模擬斜管濁度反饋控制參數的運行調試。
　　③用20 d完成本次濾后加氯的P、I參數優化調試。

3　運行調試結果

　　從運行調試后一年的運行效果看，水廠的出廠水濁度長期穩定在0.2～0.5 NTU、余氯在0.6～0.8mg/L、pH值在6.8～7.2范圍內，礬耗、堿耗、氯耗比運行調試前下降了20%左右。2 001年6月平均產水量為22×104m³/d，最高產水量達28.5×104m³/d，超過設計能力42.5%。所以，采用自動化控制的現代化水廠在投產運行后半年到一年的時間內，進行一次運行調試是十分必要的。

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　　電　　話：(0577)86525608?
　　收稿日期：2001-05-29