仪表与控制（4章新）.ppt

1、Fuzhou university 2011,第四章 给水处理系统控制技术 第一节 混凝投药工艺的控制技术 一、混凝与混凝控制 1、定义 水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程 2、影响因素,第4章 给水处理系统控制技术,水温影响,无机盐混凝剂吸热反应低温水解困难,低温水粘度大不利于胶粒脱稳凝聚,水温低胶体水化作用强妨碍胶体凝聚,增加混凝剂投加量或者投加高分子助凝剂,Fuzhou university 2011, 水的pH值和碱度影响 水的pH值影响程度视混凝剂种类而异，高分子混 凝剂受水pH值影响较小。 水中悬浮物浓度的影响 从混凝动力学可知，水中悬浮物浓度很低时，混凝 效果差；浓度过高时所需混

2、凝剂量将相应大大增加。,第4章 给水处理系统控制技术,为提高低浊度水的混凝效果，通常采用那些措施？,加高分子助凝剂，矿物颗粒增加凝结中心或直接过滤,Fuzhou university 2011, 水力条件的影响 混合阶段：此阶段不要求形成大的絮凝体，混合 要求快速和剧烈搅拌，在短时间内完成。 反应阶段：要求使混凝剂的微粒通过絮凝形成大 的且具有良好沉淀性能的絮凝体，搅拌强度或水流 速度必须得到控制。,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,不同速度梯度G值实验结果对比,Fuzhou university 2011,第4章 给水处

3、理系统控制技术,慢速搅拌时间对混凝效果的影响,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术, 混凝剂用量,硫酸铝用量与剩余浊度关系,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,高位溶液池重力投加,溶解池,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,3、混凝剂用量的影响因素 混凝目标：目标浊度越高混凝剂需要量

4、越少。 构筑物性能：混合、反应、沉淀、过滤各个环节工 艺特性的差别都对混凝剂需要量产生影响。 原水水质：水质特性对药耗有显著影响。 混凝剂特性：混凝性能有差别，药耗量也就不同， 如同样的药耗，三氯化铁比硫酸铝效果大大提高。,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,二、混凝控制技术分类,第4章 给水处理系统控制技术,据实验或观测结果对投药工况进行间歇的人工干预调整,根据控制参数连续检测的结果，控制系统对投药量进行连续自动调节,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,控 制 参 数,模拟法：烧杯试验法、模拟滤池法等,水质参数法

5、：数学模型法,特性参数法： 电位法、流动电流法等,效果评价法：经验目测法、浊度测定法,通过某种相似模拟关系来确定投药量,通过表现水质参数建立模型来确定,利用混凝过程某些微观特性变化来确定,投药混凝后宏观观察的实际效果来确定,Fuzhou university 2011,三、典型混凝控制技术简介 1、经验目测法：观察原水浊度变化、矾花生成情 况、沉淀后水浊度的高低来凭经验调节投药量。 2、烧杯试验法：人工间歇式投药量调节方法，通 过模拟测残余浊度来调节投药量。 3、数学模拟法：根据水质、水量建立数学模型， 写出程序交计算机执行调控，在水处理中宜采用前 馈和反馈相结合的控制模型。,第4章 给水处理

6、系统控制技术,必须有前期大量而又可靠的生产数据，而且所得 模型只适用于特定原水条件，不具普遍性。,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,4、模拟滤池法：由水厂混合后的水样引出少量水进 入模拟装置，连续测定出水浊度，判断是否合理。 5、胶体电荷控制法 电位法：直接测量胶体的电位调节投药量； 胶体滴定法：通过胶体滴定测定原水的胶体电 荷，并以经验公式确定投药量； 流动电流法：以流动电流为因子控制投药，具有 上述两种方法的优点。,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,四、流动电流

7、混凝控制技术 1、与混凝工艺的相关性 A、电位相关性,第4章 给水处理系统控制技术,流动电流与电位的关系,线性变化的过程即电解质对胶体表面电中和和双电层压缩过程,Fuzhou university 2011,B、混凝剂投量的相关性,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,C、混凝效果的相关性,第4章 给水处理系统控制技术,余浊与SC相关曲线,据单位余浊变化的SC变化量判断铝盐 类混凝剂对SC响应的灵敏度要大于铁盐类，据此特性决定SC法混凝投药控制系统的各个参数 。,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,D、混凝剂形态的相

8、关性,随pH减小，混凝剂水解平衡不断破坏，水合三价离子不断增大混凝剂对SCD探头表面负电荷的中和能力不断增强，反之亦然。,随pHSC，即SC变化趋势与不同混凝剂形态所具有的正负电荷状态对水中胶体颗粒及SCD探头表面最终影响相一致。,Fuzhou university 2011,2、流动电流工艺系统的组成与特点,第4章 给水处理系统控制技术,混合,后续处理工艺,出水,原水,Fuzhou university 2011,特点 单因子控制：仅控制流动电流一项因子就可实现 连续自动控制，不仅能保证水的质量，而且迅速反 映水质、水量和药量变化。 小滞后系统：从投药到取样的时间差一般仅几十 秒，至多12m

9、in。 中间参数控制：流动电流与沉淀水浊度存在着显 著的相关性。,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,3、对混凝剂的适用性,不同混浊度下SCD对混凝剂的检出极限（mg/L）,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,流动电流投药串级控制系统图,Fuzhou university 2011,五、高浊度水混凝控制技术 1、混凝特性 定义：特指泥沙含量很高，能形成均浓浑水层， 以界面形式沉降的天然原水。 特点：混凝以吸附架

10、桥作用为主、絮凝速度快。,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,2、确定絮凝剂投加量的方法 泥沙颗粒比表面积法：高浊度水絮凝沉淀确定投 药量基本参数为含砂量。 前馈数学模型法：起动剂量的意义。 透光脉动絮凝法：透光脉动值能一定程度地反映 加药混凝水中杂质絮凝情况，因而可以控制投药量,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,3、絮凝过程与透光脉动值的相关性 絮凝剂投加量,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,改变投药量下检 测值的变化曲线,固定投药量下检

11、测值的变化曲线,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,透光脉动值与絮凝颗粒粒径的关系,Fuzhou university 2011,浑液面沉速,第4章 给水处理系统控制技术,R 值与浑液面沉速的关系,浑液面沉速可以反映絮凝剂投量的多少，是衡量高浊度水絮凝效果的重要指标。,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,R 值与出水余浊的关系,出水余浊,透光脉动值与絮凝剂的投加量、浑液面沉速及出水余浊的相关性是絮凝检测仪对高浊度水投药控制的基础依据。,絮凝剂投加量的掌握与控制是高浊度水处理的关键。,Fuzhou universit

12、y 2011,第二节 沉淀池运行控制技术,第4章 给水处理系统控制技术, 基本内容：根据积泥量决定排泥周期和排泥历时, 技术关键：,积泥量,排泥历时,污泥界面计测量池内泥位 进出水浊度或经验法确定,一、技术概况与分类,主要是沉淀池排泥的控制,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,排泥水总固体变化曲线,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,控制技术,按数学模型 计算积泥量

13、,泥面控制,排泥水浊度控制, 控制技术,时间控制,投资大、费用高,需设置专用仪表,投资小、费用低,需设置专用仪表,Fuzhou university 2011,第三节 滤池的控制技术,第4章 给水处理系统控制技术, 基本内容：过滤、反冲洗，以反冲洗为主。, 控制方式：水力、机电控制，本节主要介绍后者。,一、滤池控制内容与方式,滤池反冲洗控制方式不同，但控制方案 都要解决如何判断反冲洗开始和反冲洗结束,Fuzhou university 2011,连续检测水头损失,经验设定反冲历时,连续检测反冲浊度,连续检测出水浊度,第4章 给水处理系统控制技术,反冲洗开始,反冲洗结束,反冲洗的开始和结束的控制

14、方式可以交叉组合应用，一般生产上不允许多座滤池同时反冲洗,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,二、虹吸滤池的运行控制 传统上以水力控制为主，待滤水浪费很大是其实际 运行中存在的不足之处之一，具体表现在： 滤池在反冲洗前的待滤水要被排水虹吸排掉。 反冲时，进水虹吸被破坏时间内进水被排掉。 几格滤池同时冲洗时，水量不足，不但浪费待滤 水，而且容易使滤料结板。 冲洗时间不好调节，精度不够造成过冲或欠冲。,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,破坏小虹吸,Fuzhou university 2011,第四节 氯气的自动投加与

15、控制技术,第4章 给水处理系统控制技术,一、氯投加系统与设备 1、投加方式 正压投加：投加管线都处于正压状态，故障或管 线破裂时容易出现氯气泄漏事故，安全可靠性低、 设备维护量大。且投加主要靠经验，难保证要求。 真空投加：投加管线处于真空状态，即使管道破裂也不会出现泄漏现象，具有很好的安全可靠性。,传统方式多采用正压投加，而目前多采用真空投加,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,2、真空加氯机加氯系统组成 据投加原理，该系统由气液分离器、真空调节器、加氯机、取样泵、余氯分析仪、水射器组成。 真空加氯机：主要是对氯气投加的流量大小进行调节和控制，氯气流量大

16、小的调节一般采用差动调节方式。这种调节方式易实现，可以准确控制。,差动调节依据的原理是通过测量孔的压降不变，通过测量孔的气体流量是孔面积的函数。,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,差压稳压器真空加氯机系统原理图,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,差压稳压器真空加氯机系统流程图,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,真空调节器：是一种由弹簧驱动的装置。其真空节流阀调节进气阀，将气源送出的氯气进行由正压到负压的转换，使氯气在负压状态下被安全输送到投加点，并减少供气管路中氯气液化

17、的可能性。 自动切换装置：由一个控制器、两个隔膜压力切换开关及两个电动球阀组成。其主要作用是对气源进行自动切换，保持气源的连续供给。 水射器：用于为真空加氯机形成高真空。,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,整个加氯系统负压产生根本，也是氯气与水结合后投加的关键点，其性能影响系统运行的稳定性,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,工作水压PSP-FSHS,工作背压Pb Fb + Pd + Fd + Hb,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,余氯分析仪：主要用来连续测量水中余氯含

18、量 为控制器提供余氯信号。 气液分离器：主要用来分离从气源中带出的未蒸发的液态氯和水，并过滤其中所含的杂质，确保真空调节器能可靠地工作。,Fuzhou university 2011,二、氯气投加的自动控制,第4章 给水处理系统控制技术,按控制系统的形式划分，可以有以下几种：,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,配比控制,加氯机,流量计,水射器,接气源,高压水,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,配比控制,流量计,加氯机,余氯分析仪,余氯控

19、制,水射器,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,1.水泵出水加氯联动 2.冲击加氯的冷却循环水,第4章 给水处理系统控制技术,工作 压力水,电磁阀,开关控制,Fuzhou university 2011,1.水中耗氯是恒定 2.对水中残余氯水平要求不高,第4章 给水处理系统控制技术,工作压力水,流量计,流量比例控制,Fuzhou university 2011,水量变化小，耗氯量不稳定，但要求水中残余氯准确稳定,第4章 给水处理系统控

20、制技术,工作 压力水,余氯反馈控制,余氯仪 控制器,Fuzhou university 2011,水量变化大，耗氯量不稳定，但要求水中残余氯准确稳定,第4章 给水处理系统控制技术,工作压力水,复合环路控制,余氯仪 控制器,流量计,Fuzhou university 2011,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,三、应用中的问题 1、投加点和取样点的选择：根据工艺要求选择确 定氯气投加点，取样点选择根据第二章内容确定。 2、余氯检测的精确可靠性：余氯检测是实现控制 调节重要环节，定期监测和维护加氯与控制设备。 3、系统的安全性：氯气危害很大，对整个系统的

21、安全性能必须引起足够的重视。,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,四、水厂加氯系统常见故障及排除 1、气化量不足及其解决方法 问题：要连续不断地向液氯投入足够的热量，液 态氯才能连续不断地气化成气氯。目前各水厂都依 赖气温对液氯进行自然蒸发，液氯汽化量随温度变 化而变化，温度越高，汽化量越大，温度越低，汽 化量越小，甚至不能汽化。,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzhou university 2011,解决方法 （1）考虑配备相应规格蒸发设备，液氯蒸发器等。 （2）增加并联使用氯瓶的个数和增大氯瓶的规格。 （3）使用电热器、水暖器等提高氯瓶间的温度。 （4）在保证氯库干燥通风的情况下，采用风循环， 加速氯瓶周围空气的流动达到传热的目的 。,第4章 给水处理系统控制技术,Fuzh