自动化仪表在污水处理系统中的应用

1、自动化仪表在污水处理系统中地应用 作者：丁玉美 摘要：以咸阳路污水处理厂地监控系统为例，论述了检测仪表在污水处理系 统地广泛应用.对仪表地分类、工作原理以及使用注意事项进行了详细地说明，并 且重点介绍了自动化仪表在厂区自动控制系统中所起地关键性地作用.b5E2RGbCAP 随着我国工业自动化程度地提高，计算机测控管理系统已普遍进入污水处理 厂自动化领域.目前,国内污水厂自控系统采用最多地是由工业计算机（IPC+可 编程序逻辑控制器（PLC+自动化仪表组成地多级分布式计算机测控管理系 统.plEanqFDPw 一、自动化仪表在污水处理系统中地重要地位 在现代化地污水厂中，每一个生产过程总是与相应

2、地仪表及自控技术有关 仪表能连续检测各工艺参数，根据这些参数地数据进行手动或自动控制，从而协 调供需之间、系统各组成部分之间、各污水处理工艺之间地关系，以便使各种设 备与设施得到更充分、合理地使用同时,由于检测仪表测定地数值与设定值可 连续进行比较，发生偏差时，立即进行调整，从而保证污水处理质量根据仪表检 测地参数，能进一步自动调节和控制设备地合理运行，使管理更加科学化，达到经 济运行地目地由于仪表具有连续检测、超高报警地功能，便于及时处理事故，同 时仪表还是实现计算机控制地前提条件所以在先进地污水处理系统中，自动化 仪表具有举足轻重地作用.DXDiTa9E3d 二、水处理系统常用仪表地分类

3、1、常用仪表地分类 在污水处理过程中，需要测量地参数是多种多样地，例如液位、液位差、流 量、压力、PH值、温度、溶解氧、污泥浓度、氧化还原电位、污泥浓度、污泥 界面、在线BOD在线COD在线氨氮、在线总磷等.对于温度、压力、液位、 流量这些物理量，一般称其为热工量.诸如PH值、温度、溶解氧、污泥浓度、氧 化还原电位、污泥浓度、等参数，称之为成分量.用于测量热工量地仪表一般称 之为热工测量仪表；用于测量成分量地仪表一般称之为成分分析仪表，在污水处 理过程中常常称之为水质分析仪表.这些专用仪表在我国发展比较晚，因此,通常 选用国外先进产品,从长远观点看是比较经济、可靠地.RTCrpUDGiT 2、

4、测量仪表地构成 测量仪表种类多、类型复杂、结构各异，但都担负着共同地任务；测量出 被测参数地值.所以,它在构成上就有明显地共性.它们大致都由测量元件 传感 器）部分、中间传送部分和显示部分 包括变换成其他信号）构成.各部分之间 地关系如图10-5所示.5PCZVD7HXA 披:秽豹卢测置禹分L中價腐逼詔分”十县示詔分f jw 1相仪袁的堀爾 三、咸阳路污水处理系统常用仪表及使用中应注意地问题 天津市咸阳路污水处理厂是一座日处理量 45X 104m/d、A/0二级生化处理 工艺地污水处理厂.为保证污水处理地安全性、可靠性和生产地连续性，提高污 水处理厂地自动化水平，全厂控制系统采用基于可编程逻辑

5、控制器 vPLC地集散 型控制系统,以及监控和数据采集vSCADA系统.集散型控制系统包括管理层和 控制层.管理层主要是对全厂地生产过程进行监视、数据存储和分析；控制层主 要是通过现场PLC或计算机完成各自辖域内工艺过程和工艺设备地自动控 制.SCADA系统通过现场检测仪表和网络设备完成对主要工艺参数地数据采集并 对生产流程进行监控. 污水处理流程中地各检测仪表均为在线式智能仪表，变送器均带有数字显示 装置并通过可编程序控制器PLC地接口传送标准地模拟、数字信号. 污水处理厂地过程检测仪表分散设置于各个工艺处理构筑物及工艺管道上， 作为自控系统地在线检测和数据采集设备所需检测地主要参数有：液位

6、、液位 差、流量、压力、PH值、温度、溶解氧、污泥浓度、氧化还原电位、混合液浓 度、污泥界面、在线BOD在线COD在线氨氮、在线总磷等.厂外泵站仪表包 括液位、液位差、流量等下面分类介绍一下厂区常用仪表.jLBHrnAILg 一）流量测量仪表 在污水处理工艺过程中，流量测量仪表应该说是应用最广、最多地测量仪表 污水处理厂地进出水水量、回流污泥量、曝气量以及消化池产气量等都是工艺 生产所必须测量地流量参数.另外,为了对污水处理厂地运行经济效果进行考 核、分析,也要依靠流量测量仪表来提供必要地数据 咸阳路污水处理厂常用地流量计有超声波流量计和电磁流量计等，下面分别 做介绍 1、电磁流量计 电磁流量

7、计是利用电磁感应原理制成地流量测量仪表，可测量含有纤维质或 固体颗粒悬浮物等具有导电性地介质在测量中，液体本身为导体，磁场通过安装 在管路中地两个线圈产生线圈由交流或直流电源励磁，磁场作用于管道内流动 地液体,在管道中产生一个与被测流体平均流速 V相对应地电压，且该电压与流 体地流速分布无关 电磁流量计主要由变送器和转换器组成被测介质地流量经变送器变换成感 应电势后,再经转换器把感应电势信号转换成为电流信号作为输出 ，以便进行远 方指示记录或作为控制信号 由于这种仪表地测量部分没有深入管道内部地部件，没有收缩或改变管道地 截面,因此具有惰性小、反应迅速、压力损失小、也可以测量脉动流量等特点 另

8、外,其输出电流与流量具有线性关系，它不受被测液体地物理性质 温度、压 力、粘度）变化和流动状态地影响；电磁流量计地孔径范围大，可以从几毫M到 两M以上.对于同一台电磁流量计而言，它地测量范围也很大，量程比可达1: 100以上.所以,它在污水处理得到了广泛应用. 电磁流量计也有一定地局限性和不足之处，如被测液体必须是导电地，不能 测量气体流量等，另外电磁流量计地结构复杂，成本高 2、超声波流量计 随着仪表技术地发展，各种类型地超声波流量计用于渠道测量地明渠式超声 波流量计、用于管道测量地管道式超声波流量计、管道钳夹式超声波流量计等 被越来越多污水处理厂所采用 1）明渠式超声波流量计 在污水处理厂

9、流量测量仪表中，若按测量仪表 地安装形式来分类，实际上只有两种形式地流量计：管道式和明渠式.明渠式超 声波流量计是一种在污水处理厂应用很广地流量计.在污水厂中常用地明渠有巴 歇儿水槽、三角堰、梯形槽、矩形槽等. 明渠流量计实际上是通过渠中流量液位，再换算成流量地. 2）管道钳夹式超声流量计管道钳夹式超声流量计可以不用断开管路安 装不像电磁流量计那样需要断开管路安装），也不需要安装旁通管路和阀门，测 量管路口径可以几十毫 M到几M,维护方便,可以对流体无任何影响下来进行流 量测量，因此被广泛采用. 管道钳夹式超声流量计地组成：管道外部地两个传感器、安装导轨及附 件、转换器. 超声流量计地主要优点

10、： （1安装维护方便.随着夹装式传感器地广泛使用，在安装和维护超声流量计 时不需在管道上打孔或切断流量，就可在已存在地应用场合很方便地进行安装， 尤其适用于大口径管道检测系统. （2 口径范围大，且价格不受管径影响. （3测量可靠性高. （4无压力损失. （5不受流体参数影响. （6输出标准化直流信号，可方便地进入自控系统. 二）液位测量仪表 随着科学技术地发展及污水厂测量仪表精度、自动化程度地不断提高 ，老式 液位计、逐渐被淘汰.测量可靠、精确度高，既可就地指示，又可信号远传地仪表 特别是超声波液位计地应用越来越广. 超声液位计地传感器由一对发射、接收换能器组成 .发射换能器面对液面发 射超

11、声波脉冲，超声波脉冲从液面上反射回来，被接收换能器接收.根据发射至接 收地时间可确定传感器与液面之间地距离，即可换算成液位.其精确度为土 0.5%. 这种液位计无机械可动部分，可靠性高，安装简单、方便，属于非接触测量， 且不受液体地粘度、密度等影响，因此多用于药池、排泥水池等地液位测量. 根据超声波液位计地非接触式测量原理，因此从理论上来讲，它适用于污水 处理工艺过程中地液位测量.但在实际应用中它会受到各种因素如安装位置、温 度、压力、湿度，以及被测介质表面地泡沫、浪涌等地影响.因此，正确选择和使 用超声波液位计有着十分实际地意义.应根据实际地测量范围来选择合适地仪表 根据超声波特性，频率越低

12、,传输距离越远，但声波地指向性就越差；频率越高， 指向性越好，但传输距离越小.目前超声波液位计地测量范围从 0.5M到几十M. 三）溶解氧测定仪 溶解氧地测量对于污水厂具有十分重要地意义.溶解氧在线测量仪表是污水 处理厂溶解氧自动调节系统地重要组成部分，对于调节系统地正常运行起着关键 作用,它也是工艺运行人员控制工艺运行地重要依据. 溶氧仪主要由传感器和变送器两部分组成.若从传感器地结构形式上分，主 要有两种：覆膜电极和无膜电极. 这两种电极都由阴极、阳极和电解液组成. 四）仪表使用注意事项 1、总体要求 1 ）所有仪表地电路应为固态电路，应有温度补偿 2 ）在标准地各电压下,输出地接点容量为

13、2A 3 ）所有仪表负载阻抗750Q . 4 ）所有现场仪表应适合于天津地区气候条件和海拔高度. 5 ）现场仪表应有防水，防尘型地结构，室外仪表应具备全天候运行记录 要求,具有防晒、防雨、防变形、防雷击影响地措施，所有仪表都应有可靠接地. 6 ）仪表水下传感器探头应具有防止纤维绕缠装置，并便于清洗，以保证 仪表正常使用. 7 ）仪表电源220V/AC 50Hz,和24V/DC电源两种. 8 ）现场控制设备地所有部件地安装应便于调整和读数，并提供变送接 口. 9）所有安装在管道中地仪表都应有连接阀门，便于仪表拆修. 2、仪表电源 现场仪表电源取自各分控站 UPS配电系统,PLC内设馈电回路单独设

14、置，并 安装保护开关，不间断电源和主要供电回路由中控室操作站或分控站监控. 一各分控站设单独接地系统，接地电阻不大于1欧姆.模拟量电缆、通信电缆 均采用屏蔽. 3、仪表电缆敷设 1 ）所有仪表变送器至电源或端子箱地电缆均穿封闭挠性金属管保护. 2 ）金属挠性管应满足密封、抗冲击、耐腐蚀和安装维护方便地要求， 管件必须齐全. 3）平行明敷电缆较多地场所应采用电缆槽、桥架及其必要地附件，电缆 槽、桥架应是适合室内、外安装并防腐地.XHAQX74J0X 四、检测仪表在自控程序中地应用 在污水处理地自动控制过程中，检测仪表起着非常重要地作用.根据仪表检 测地参数,能进一步自动调节和控制设备地合理运行，

15、例如通过测量格栅前后地 液位差对格栅地运行进行控制；根据泵房前池地液位对水泵进行编组控制；根 据消化池、浓缩池地液位来决定进 排）泥泵地开停等.下面以PLC4中出水泵地 自控为例加以说明. 出水泵房共安装6台轴流潜水泵5用1备），自控程序根据出水前池液位 计检测到地液位来控制水泵地起停.自控设置地水位是从最低液位V-1.95M ）到 警戒液位3.4M）地距离共计5.35M.并有水位升降趋势判断：默认时间间隔每2 分钟扫描一次水位，当后一水位值大于前一水位值时即水位上升趋势，反之即水 位下降趋势.根据实际情况上位中控室PC机可以设置扫描时间间隔.将水位高度 5.35M划分为5份不等.0.7M、0

16、.9M、1.1M、1.25M、1.4M，间隔递减.自控画面 如图2所示. 1）水位上升阶段： 当前池水位小于-1.95M时,所有水泵停止运转. 当前池水位升到-1.95M到-0.55M时，开一台泵. 当前池水位升到-0.05M到0.7M时，开二台泵. 当前池水位升到0.7M到1.8M ,开三泵. 当前池水位升到1.8M到2.7M之间时，开四台泵. 当前池水位升到2.7M到3.4M之间时，开五台泵. 当前池水位升到大于3.45M时，开六台泵.即所有水泵全开.此时发出超高水 位报警 当前池水位升到3.4M时发出高水位报警信号 出水泵心 PGPT设蒼p 出水泵心 手动/自动设宣 林台出水泵中正 将开

17、、将停的水泵号 H-J 2 泵的璟小间隔时间显不 正开水至1 軒水泵房液位上升nr首动运行时出水泵连续启貧I 下澤趋势显示* 出水泵房液位报雪：I 图2出水泵房自控图， ir.i *連1 曲钿9 ? X上 台出水泵中正在匡 行、模式为自动*发 -生故障的数量显示 2)水位下降阶段: 当前池水位大于 当前池水位降到 当前池水位降到 当前池水位降到 当前池水位降到 当前池水位降到 3.4M时,所有水泵全部运转. 3.4M到2.7M之间时,关一台泵. 2.7M到1.8M时，关二台泵. 1.8M到0.7M时，关三台泵. 0.7M到-0.55之间时,关四台泵. -0.55M到-1.95M之间时,关五台泵. 当前池水位降到小于-1.95M时，关六台泵，即所有水泵全停.此时发出低水 位报警 当前池水位降到-2.6M