自动加药系统技术交底文件.docx

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自动加药系统技术交底文件

自动加药系统技术方案

一、前言

在供水处理过程中，加混凝剂是使浑水变成清水最常用的方法，混凝是净水系统中最重要的处理工艺，也是制水成本的主要组成部分，混凝剂的投加量是否准确直接影响到水处理的全过程。

由于原水的浊度变化比较大，影响因素多，如降雨、干旱、温度、PH值、植被、环境污染、流量等。

传统的混凝投药自控技术需检测影响混凝效果的各项表观参数：

原水的流量、浊度、pH、碱度、温度、混凝剂的流量、浓度、效能等，存在投资大、可靠性低、建立数学模型难、控制精度差、操作维护难等无法克服的缺点，因而无法推广应用。

根据原水浊度的不断变化来自动调节混凝剂的投加量，采用双因子（游动电流、水流量）自动优化控制使水质处理效果最好、药剂消耗最少、工人劳动强度最小。

二．原理

流动电流检测法是国际上80年代开始应用的混凝剂投加自动控制新技术。

该系统利用检测凝聚过程的微观特性，即胶体粒子表面流动电荷的变化，在水处理投药工艺过程中，控制流动电流单个因子实现整个混凝剂投加的在线自动控制，该技术是混凝剂投加的一项重要突破。

与传统的混凝投药自控技术相比，该方法具有检测控制参数单一、设备简单、操作方便、生产安全可靠、提高水质、节省药剂显著等优点。

1、检测原理

原水的浑浊主要是胶体微粒引起的，胶体在水中作不规则的布郎运动，使胶体在水中均匀扩散，久置不沉，因此胶体具有相对稳定性，其主要原因是胶体带有电荷，当带有同种电荷的胶体微粒相互靠近时，由于同种电荷的斥力阻止胶体的相互结合，胶体微粒无法下沉，水中的胶体一般为粘土胶体，带负电荷。

因此混凝的主要目的就是在水中加带正电荷的混凝剂胶体，中和粘土胶体的负电荷，使水中的胶体脱稳下沉，达到净水目的。

因此只要投加的混凝剂使水中的胶体电荷为零，混凝效果就能达到最优。

胶体电位值可以通过流动电流仪进行测量。

流动电流检测仪（SCD）是胶体电荷的在线分析装置，为混凝过程提供检测、记录、控制等功能，是唯一直接测量混凝剂投加效果的最佳在线仪表。

流动电流检测仪实时测定连续原水或废水水样中，两个电极之间产生的电流，电极被吸附于检测室壁上的胶体颗粒水力剪切而电离的自由带电离子所充电。

电机驱动柱塞在探头壳中作往复运动，产生剪切作用，推动离子并带动离子通过电极,从而形成交替的流动电流.此电流与水中胶体的电荷成正比,依赖于混凝后水中多余的正负离子数。

来自探头电极的流动电流信号由主电路板处理，主电路板还接收电机轴开槽圆盘的计时信号，输出4--20mA的标准信号，并显示流动电流单位，此信号与水样的带电状态成正比，故可以检测或控制混凝过程。

对于任何一种原水存在一个最佳的混凝剂投加量。

最佳投加量可获得最佳混凝沉淀效果，也就是使净化后水的残余浊度等项指标最佳。

同时，混凝沉淀后胶体滴定电荷与电位值都趋于零。

通过流动电流测量水中的胶体电荷和流量计测量水的流量。

控制隔膜计量泵的转速控制加药量，使药剂消耗量最小、水处理后的水质最优、浊度最小。

2、SC流动电流混凝投药自动控制系统

投药混凝的主要目的是在电解质混凝剂的作用下，使水中的胶体杂质脱稳凝聚，并形成粗大的絮凝体，以便在后续处理工艺中去除。

在这一过程中，胶体的双电层特性起着决定性作用。

流动电流是描述胶体双电层特性的参数。

在一定的处理工艺条件下，该值的大小即胶体稳定程度同混凝效果相对应，在生产上，混凝效果是以沉淀后水的浊度为指标的。

这就是以流动电流为参数控制投药的基础依据。

以美国MiltonRoy公司生产的SC5200流动电流检测仪为例，其自动控制系统如图1所示。

在SC流动电流混凝投药自动控制系统中，生产上将要求沉淀后水的浊度指标确定为某一流动电流值作为控制系统的设定值。

SC5200微机系统将流动电流的实测值与设定值比较，通过PID调节器，输出4～20mADC信号，控制计量泵变频器或冲程控制器，自动调整混凝剂的投加量，从而使沉淀池出水浊度始终保持在要求值的附近。

图1SC5200流动电流混凝投药自动控制系统

3、隔膜计量泵由电机、冲程调节装置和隔膜泵室组成，隔膜泵室的进口和出口装有单向阀，电机驱动隔膜做往返运动。

隔膜泵室的容积跟着变化，当容积增大时，进口阀开，出口阀关，吸进药剂，当容积减小时，进口阀关，出口阀开，排出药剂，它是一种容积泵，每次排出的药剂一定，通过调节驱动电机的转速来控制加药流量，另外调节冲程大小可以改变每次的排量。

这种泵的突出优点是泵室与驱动部分完全隔离，耐腐蚀性好，可靠性好，调节流量方便，计量准确。

图2SCD应用效果图示

三、系统组成及设备

该自动加药系统由检测仪表、PLC可编程控制器、执行机构和附属机构等组成，检测仪表是SCD5200型游动电流检测仪，其主要作用是检测投药混凝后的胶体电荷，提供投药效果的单因子控制参数。

它还带有取样水预处理装置，其主要作用是去掉水样中的泥沙，大块悬浮物，和气泡等，稳定水样流量。

PLC控制器：

带微处理控制器的智能控制器，带自动整定功能，其作用是将给定值与控制目标值的偏差经比列、积分、微分运算，再输出到执行机构，以达到自动投药的目的，它还有手动控制的功能。

电气控制屏：

屏上装有PLC控制器、变频调速器，用于总电源开关、电机启动、停止的控制线路，控制报警的线路等。

变频调速器：

新一代变频调速器，微机化智能数字控制，其主要作用是调节加药泵电机的运行速度，控制加药量的大小。

计量泵：

新型投药泵，通过冲程调节和电机速度调节改变加药量，计量泵还带有以下附件：

①Ｙ型过滤器用于滤除药液的杂质，防止计量泵或加药管道堵塞，

②脉冲缓冲器，由于计量泵的药液出口是脉动的，脉冲缓冲器用于平滑出口压力稳定投药流量。

③压力安全保护阀，其特性是当压力超过其设定的保护压力时，就打开其压力释放通道，确保系统安全。

当由于投药管道堵塞、阀门关闭或其他原因引起计量泵出口压力升高到超过泵的最高出口压力时，为了保护计量泵和投药管线，过高的压力通过压力安全保护阀释放。

④背压阀：

其特性是阀的进口压力大于出口压力达到设定的压力时，药液才能通过阀门，其主要作用有两点：

一是当药池比投药点低时，防止投药时药液自流或虹吸；二是计量泵必须有一定的出口压力（大于0.7公斤）工作才比较稳定、准确。

四、系统特点

●通过不同的工艺设计，配制各类固体和液体的药液，往水中加人混凝剂，用计量泵准确投加，以达到混凝除浊、澄清的目的。

●计量泵为进口配套，防腐耐蚀、严密性好、体积小、计量精度高。

使用寿命长，无需维护。

●可进行全过程的配药、加药手动操作或通过游动电流仪全自动闭环控制加药。

●整套装置由一套控制柜集中控制，采用进口变频器，西门子PLC控制器，触摸屏显示操作，使系统操作智能化，简单化。

●溶液池高、低液位时，能及时发出声光报警信号，且能在低液位时与计量泵联锁停泵。

●操作简单，调节方便。

●经济实用，节省人力和能源，一般加药设备只有１~2KW。

五.系统功能

●根据水质变化，在线自动调节计量泵加药量大小。

●自动／手动加药方式可切换，适用于不同的工况。

●自动监测药箱液位，高低液位报警，低液位报警并停泵。

●对于容易沉淀的药剂可自动定时搅拌。

●系统具有多种报警功能，计量泵故障时，报警提示停泵并自动切换到被用泵。

六、主要技术指标

加药量

5-500L/h

排出压力

0．35MPa

搅拌机功率、转速

0.55kW,137rpm

加药泵功率

0.55kW，三相380V

加药调节范围

10%-100%

流量比例设定

0~100%

计量泵控制精度

±2%

七、主要设备技术参数

1.GM500隔膜计量泵简介

隔膜计量泵由电机、冲程调节装置和隔膜泵室组成。

隔膜泵室的进口和出口装有单向阀，电机驱动隔膜做往返运动，隔膜泵室的容积跟着变化，当容积增大时，进口阀开，出口阀关，吸进药剂；当容积减小时，进口阀关，出口阀开，排出药剂。

它是一种容积泵，每次排出的药剂一定，通过调节驱动电机的转速来控制加药流量，另外调节冲程大小可以改变每次的排量。

这种泵的突出优点是泵室与驱动部分完全隔离，耐腐蚀性好，可靠性好，调节流量方便，计量准确。

特点：

·平滑脉冲设计，无冲击

·多种材质及结构泵头可选

·PTEF膜片

·可手动／自动控制

·冲程可调0~100%

·可选配变频器实现外部信号自动控制电机频率可调10—100％（自动控制方式）

静态及动态条件下均可调节

最大液体温度40℃

精度±2％

最大吸程4m水柱

最大吸人压力：

20m水柱

可选双隔膜泵头结构

建议维护周期8000h

主要技术参数：

加药量

500L/h

排出压力

0．35MPa

加药泵功率

0.55kW，三相380V

加药调节范围

变频调节10~100%

冲程调节0~100%

计量泵控制精度

±2%

冲程长度

0~10mm

额定频率

50Hz

2.美国米顿罗流动电流检测仪SC5200技术参数

电源要求：

50/60Hz，230VAC

仪表输出：

4-20mA流动电流信号

仪表读数：

数字显示器。

-100∽+100SC单位

系统精度：

满量程的±1%

反应时间：

小于5秒

增益调节：

满量程

信号滤波：

可调的低通滤波器

取样室：

流量通过，外部型，自动冲洗系统

样水流速：

标准探头：

2-4L/min

高流量探头：

4-20L/min

取样传感器：

备选，与MiltonRoy公司联系

取样浸没部件：

PVC，Delrin，PTFE和银

取样管连接：

倒齿型，1/2”内径管（标准型），1”内径管（高流量）

报警：

频带型，与设定点偏差，继电器SPDT115/230VAC2A

工作温度：

0~50℃

3.美国米顿罗公司安全阀／背压阀

压力设定范围：

０～１５０psi即（０～１０kg/cm2）

材质：

ＰＶＣ

接口：

１／２ＮＰＴ

4.Ｙ型过滤器

耐压：

１．０ＭＰａ

材质：

透明ＰＶＣ

接口：

ＤＮ２０活接

滤网目数：

４５／ＣＭ２

5.脉冲缓冲器

尺寸：

９０×２５０

材质：

透明ＰＶＣ

耐压：

１．０ＭＰａ

接口：

１／２＂活接

6.MCROMASTER-420系列变频器技术规范

项目

规范

输出频率

调整

最高频率（HZ）

50-120HZ，可变设定

基本频率（HZ）

50-120HZ，可变频率

启动频率（HZ）

0.2-15HZ，可变频率。

（1-15HZ，增量1HZ）

精度

模拟设定：

±0.2%最高频率（25±10摄氏度）

数字设定：

±0.01%Z最高频率（-10-+50摄氏度）

设定分辨率

模拟设定：

1/3000最高频率（0.02HZ/60HZ，0.04HZ/120HZ，0.1HZ/300HZ）

数字设定：

0.01HZ（0.00-99.9HZ），0.1HZ（100.0-400.0HZ）

控

制

控制方式

正弦波PWM控制（带矢量转矩控制）

运行操作方式

键操作：

由RUN，STOP键操作运行、停止

输入信号：

正转/反转命令、滑行停止命令、外部故障跳闸命令、报警复位、3线控制、多步频率选择、加减速时间切换命令、第2V/F选择

频率设定

键操作：

由上下两键设定

电位器设定：

（1-5K欧）电位器

模拟信号：

0-5VDC，0-10VDC，4-20mADC（0-5VDC输入时，要设定F14/200.0信号极性可控制逆向运转

上升/下降控制：

X1为ON，输出频率上升。

X2为ON，输出频率下降

多步频率选择：

可由X1、X2、X3组合选择8种频率运行

运行状态信号

开路继电极输出信号：

可选择运行中、频率值到达、频率值检测、欠电压、转矩限制中、瞬停再启动过程中等14种输出信号。

模拟量输出：

输出频率、输出电流、输出转矩、负载率

脉冲输出：

输出频率

显示

运行/停止时

输出频率（HZ）、输出电流（A）、输出电压（V）、电动机同步转速（r/min）、线速度（m/min）、测试功能（指示逻辑I/O信号的有无以及模拟信号I/O的电压值）

设定时

功能码和数据码。

有充电电压时，充电指示灯亮。

跳闸时

显示各种跳闸原因

加速/减速时间

0.01-3600秒：

加速/减速各两种独立可调

模式选择：

可选择设定线性、S曲线和非线性加减速

电压/频率特性

可改变设定最大电压/基本频率。

（由外部信号可切换两种基本频率）

转矩提升

自动：

能按负载转矩最佳调整（电动机常数能通过自动调諧确定）

手动设定：

有31种曲线可供选择设定（相应有2次递减和比例递减）

启动特性（%）

1HZ时大于150%，3HZ时大于200%（转矩矢量控制）

瞬时停电再启动

设定瞬时停电再启动时，可在电动机不停止状态下，变频器再启动

从商用电到变频器运行的切换

提供控制端子使能从商用电运行平稳地切换到变频器控制

上、下限频率

可设定上限限制和下限限制频率

偏置频率

可设定相当频率设定信号为0时的频率（HZ）值（偏置频率）

频率设定增益

设定模拟设定频率信号对输出频率之间的比率，设定范围：

0-200%

跳越频率

跳越动作点可设定3点，跳越幅值：

1HZ

旋转电动机的引入

可将正在旋转的电动机接至变频器，不要停止电动机

转差补偿

按照负载转矩，控制变频器的输出频率，保持电动机的转速恒定，如转差补偿设定负值，则增大电动机速度的变化

转矩限制控制

当电动机转矩达到预设的限制时，此功能自动降低输出频率，以防止变频器由于过电流而跳闸

再生能量限制控制

当制动转矩限制值设定为0时，能自动延长减速时间，实现不跳闸运行

第2V/F设定

此功能配合两台电动机切换运行，能预先设定第2台电动机的基本频率和额定电压（F39和F40）

节能运行

此功能减少电动机轻载时的损耗（F75）

保

护

过载保护

检出过载电流时，变频器停止

过电压保护

检出主电路直流电压达到过电压值时（200V系列：

DC400V，400V系列：

DC800V），变频器停止

欠电压保护

检出主电路直流电压低电压时，变频率停止

过热保护

检出散热片过热时，变频器停止

短路保护

由于输出侧短路发生过电流时，保护变频器

对地短路保护

由于输出侧对地短路发生对地过电流时，保护变频器（启动时检测和保护）

电动机保护

由电子热继电器对标准4极电动机和FUJI±FV电动机进行保护（使用第2电动机时，可使用热继电器2的特性

DB电阻过热保护

对小于或等于7.5KW变频器的内装或外接DB电阻的过热保护（F27）

对大于或等于11KW变频器，由装于制动电阻内的过热检测继电器保护

报警输出

保护跳闸时输出总报警接点信号（1C接点，接点容量：

AC25V，0.3A，COS=0.3）

环境

使用场所

室内海拔低于1000米，无灰尘、腐蚀性可燃性气体、油雾、和水滴和不受阳光直射

周围温度

-10-+50摄氏度（超过+40摄氏度运行时，要取去通风盖）

周围湿度

20-95%RH（不结露）

振动

不大于5.9m/s²（0.6G）

储存温度

-25-65摄氏度

防护等级

IP40

7.西门子可编程控制器S7-226

SIMATICS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

因此S7-200系列具有极高的性能／价格比。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

主要特点

极高的可靠性极丰富的指令集

易于掌握便捷的操作

丰富的内置集成功能实时特性

强劲的通讯能力丰富的扩展模块

S7-226主要技术指标：

八、软件简介

系统的监控软件是在一种基于图形的SADE开发平台上开发的，它以’’功能块’’为基本单元，提供了包括信息采集，控制逻辑，数值运算，计时，报警，历史记录等功能块，设计时根据控制的需要，进行功能块的参数定义和功能块之间的“连接”，形成一个独立的“进程”运行单元。

进程单元可指派到指定的车间子站执行，实现功能的分布处理与集中监控。

另外，利用SADE环境的显示构造工具构造改系统的监控显示画面，建立实时的人机界面。

显示画面由一些静态图形，动态图形，数据显示字段及数据输入字段组成，构造显示画面是将它们和功能块输入输出点进行连接，并利用画面颜色和动态的变化来表示设备不同的工作状态，使操作人员可借助该画面对配药过程进行远程监控。

实现功能：

该系统的监控软件充分发挥计算机智能控制的优势，所实现功能不仅仅是利用继电控制也能实现的简单配药过程，它还具有灵活的工作方式和故障自诊断能力。

在手动方式下对各个控制对象进行单独控制，在自动方式下严格按照设定的工艺流程实现自动配药过程，两种方式可以自动转换，并在转换过程中计算机自动进行状态识别和状态调整，确保系统运行的连续性和灵活性。

另外，该系统为了实现在无人条件下的可靠运行，程序设计时从不同角度对设备的运行状态进行监测，生成任何可能影响自动化系统正常运行的故障事件，并将它们按故障性质进行故障等级分类，故障应急处理和故障状态所定，然后通过网络系统进行远程报警，使中控室值班人员能够及时的根据报警提示排除系统故障。

九、系统操作方法

这是系统的操作简单说明，具体详细的操作方法见各仪器设备的操作手册，请在第一次运行系统前仔细阅读各仪器设备的使用手册，特别注意其中提到的操作注意点、警示性说明等，以免造成人身伤害或设备损坏。

警示：

1、本系统中使用380V/220V交流电源，检查系统中控制柜，加药泵电机SCD游动电流仪，确保电源切断的情况进行，特别变频器中当电源断开后，电容中仍充有能致人伤害的高电压，必须等几分钟并确认充电等熄灭后。

用变频器的停止按键停止计量泵运行后，电机的三相电源端子上仍有高电压，必须用控制柜上的停止按键使变频器断电并使其充电灯熄灭后。

2.不能断开控制柜、计量泵、SCD分析仪的接地，否则可能造成电击。

3、SCD5200游动电流仪和自动加矾控制仪的电源是２２０Ｖ±１０％，决不能将３８０Ｖ电源接入仪表，否则造成仪表损坏。

4、计量泵停止运行后，其出口管道中仍可能有能致人伤害的压力液体（２～５公斤），需穿防护衣，戴防护眼镜，拆开管道时，尽量不要站在可能受伤害的位置，应特别小心。

慢慢打开。

5、首次运行或停机较长时间（大于一个月）后再运行

运行前准备工作

打开加药管道的进药管阀门，出药管阀门，投加点阀门，保持投药管道畅通。

打开水样预处理装置底部的排污阀，等几分钟排污完全后再关上，检查游动电流仪的水样是否稳定，调节水样流量阀门，同时用容积指示的容器接ＳＣＤ分析仪探头的出口水样，保证水样流量为２～４升每分钟。

检查自动冲洗用的出厂水是否通畅，压力是否合适，通常以不溢出探头的溢出口为宜。

将运行开关打到“ＣＡＬ”位置，观察其ＬＣＤ显示器的显示其流动电流值是否在－１００ＳＣ～１００ＳＣ范围内。

检查电气控制屏上的各控制按钮、开关、指示灯是否运行正常。

检查自动加药控制仪的各设置参数是否与准确，设置方法参看控制仪的使用说明书

6.参数值请参看本手册的附录，

参数代码

参数意义

参数值设定范围

单位

最小单位

设定值

SL0

输入分度号

0--20

－

－

１２

SL1

小数点

0--3

－

－

`1

SL2

第一报警方式

0--2

--

--

2

SL3

第二报警方式

0-2

1

SL4

光柱显示方式

0-3

0

SLL

测量量程下限

全量程

-100.0

SLL

测量量程上限

全量程

100.0

AL1

第一报警值

全量程

50.0

AL1

第二报警值

全量程

-50.0

P

比例

全量程

50

I

积分

1~3600

180

D

微分

0

SV

控制设定值

全量程

-5

7.检查变频器的设置参数是否正确，参数的设置方法请参看变频器的使用说明书，主要参数如下：

参数代码

参数意义

参数值设定范围

单位

最小单位

设定值

０１

频率设定

0-用键盘设定

1-模拟信号设定

－

－

1

０２

操作方法

0-使用键盘操作

1-使用接线端子操作

－

－

0

０３

最大频率

50~400Hz

Hz

1

50

０４

基本频率1

15~400

Hz

1

50

０５

最大输出电压

160~480

V

1

380

０６

加速时间1

0.0~3600秒

秒

0.01~10

6

０７

减速时间1

１０

电动机极数

２，４，６，８，１０，１２

４

１４

瞬时停电再启动动作选择

0,1不动作

2,3动作

＿

＿

３

７０

电动机容量

０－大１级，１－同级

２－小１级，３－小２级

＿

＿

３

以下按日常方法运行.

8.日常运行方法

检查加药管道上的各阀门是否打开，启动总电源，启动变频器电源，根据控制需要，将控制器开关打到自动或手动状态，按一下变频器上的“ＲＵＮ”键，变频器开始运行，这观察计量泵的工作是否正常，根据需要可以调节计量泵的冲程旋钮。

注意：

计量泵的冲程只有在运行时才能调节。

运行一段时间后看流动电流值是否稳定在设定点，出水浊度是否达到要求，根据实际要求适当调整系统参数。

主要是SV、P、I等。

注意：

当投矾系统要停较长时间时，请关掉控制柜总电源，用清水冲洗加矾管，并保管好设备。

十、系统的调试及系统维护常见故障处理

1．SCD分析仪的调式：

取样水一般浊度较高，流经测量室时，其中的悬浮颗粒特别是泥浆极易附着在壁上，从而影响负电颗粒在壁上的依附作用，造成测量误差，影响测量精度，运行时应注意正确设置自动冲洗的周期和冲洗时间，确保探头工作稳定，必要时可采用手动冲洗。

SCD的安装应尽量靠近取样点，以避免取样水在管道中的停留时间过长，水质发生变化，并减少置后时间，根据我厂实际情况，安装地点设在沉淀池仪表间。

SCD探头是由一作往返运动的活塞组成的，其与间壁的间距很小，取样水中若带有颗粒较大的沙粒，将造成测量室环形空间堵塞，加速表面磨损，沉积的泥沙影响正常测量，降低信号质量，故必须对取样水进行适当的预处理，其方法由旋流分离、斜管沉沙及加装网孔较大的过滤器，但应当尽量避免取样水进入测量室之前水质发生变化，至于水质的轻微变化可以在设定设定值时加以考虑。

零点调整：

取下输入信号线，调节零点电位器使读数为零。

增益调整：

先手动投药使沉淀效果较好，此时调增益电位器，使实测值为某一值，此数值应适当，太大则可能因水质水量或投药量变化致使实测值超出量程，太小则分辨率差，影响控制精度。

因以后的过程设定值、PID都是建立在这一确定增益的基础上，因此一般情况下参数一旦设定该电位器应尽量少调。

过程设定值：

从理论上说，过程值设定在零点最好，但是在实际运行中从降低药耗和保证水质综合考虑，应设定低于零的某一数值。

这一数值可通过实际运行效果决定，方法如下：

根据进水量人工调整投药量，通过观察絮凝物（矾花）形成状况、沉淀池出水浊度等判断反映是否良好，如不理想则继续调整，直至合适；记下S