矾（PAC）投加控制系统董卫杰

矾（PAC）投加控制系统董卫杰
发布时间：2021-08-27T08:40:29.857Z 来源：《建筑工人》2021年第6期作者：董卫杰[导读] 本次课题对象为珠海市水厂扩建工程里的综合加药间，此综合加药间土建设计规模为30万m3/d，设备安装规模为28万m3/d，其中加矾（液体聚合氯化铝铁）设计前投加混凝剂最大量50mg/L，平均量为25m/L，设计后投加助凝剂最大量为10mg/L，平均量5mg/L。

珠海市供水有限公司第三制水分公司广东珠海 519000
摘要：本文针对水厂扩建工程中的综合加药间的建设，概要介绍综合加药间中的矾（PAC）投加控制系统，成套控制系统采用therNet/IP工业以太网与PLC1通讯，可上传相关数据，并接受上级PLC的调度，用于实现矾（PAC）投加控制系统的处理工艺过程的自动化控制。

关键词：自动控制，矾（PAC）投加控制系统，PLC Abstract：this paper briefly introduces the alum PAC dosing control system in the expansion project of water plant. The complete control system adopts the communication between Thernet / Ip Industrial Ethernet and PLC1，can Upload the relevant data，and accept the superior PLC scheduling，used to achieve alum（PAC）dosing control system processing process automation control.
Keywords：Automatic Control，ALUM（PAC）dosing control system，PLC
前言
本次课题对象为珠海市水厂扩建工程里的综合加药间，此综合加药间土建设计规模为30万m3/d，设备安装规模为28万m3/d，其中加矾（液体聚合氯化铝铁）设计前投加混凝剂最大量50mg/L，平均量为25m/L，设计后投加助凝剂最大量为10mg/L，平均量5mg/L。

因2020年受疫情的影响，施工方无法正常完成预期工程，且因供水紧张的关系，综合加药间需在规定时间内正常运用，故水厂人员自发完善了综合加药间内的自动化控制，目前主要完成综合加药间内的矾（PAC）投加控制系统。

1.加矾（PAC）投加系统工艺流程
加矾投加系统主要由8个隔膜计量泵（其中2个为350L/h，3个为250L/h，3个为70L/h），3个矾液储罐，12个电动球阀，30个手动球阀，以及Y型过滤器，脉冲阻尼器，背压器，UPVC化工管，倒流防止器等等。

其中配矾系统：所需矾液储罐三个，并且配备有两台卸料泵（一备一用），每个原液储罐都配有三个电动开关阀，分别是进料阀，出料阀和循环阀，并且配备了矾液储罐液位计一个。

加矾系统：米顿罗计量泵，矾液加注管流量仪，矾液加注泵后电动阀
1.1加矾（PAC）投加系统中投加的组成
目前西城水厂加矾（PAC）投加控制系统一共有5个投加点，其中一期原水的投加采用两台计量泵一用一备，二期前投加和二期后投加各两个点，各采用3台计量泵两用一备，一共有8台计量泵。

此控制系统与常规计量泵的区别在于：在计量泵上添装了电动的冲程控制器，对每台计量泵的出口加装了流量计，并且实现了流量的闭环控制①。

即投加过程中只需要预设定好所需投加量，系统会自动根据设定，调整计量泵的频率和行程。

1.2加矾（PAC）投加自控系统组成
设备位号为LIT1004-1006分别是1-3#矾液储罐液位计，测量的液位量程在0-8m的范围内，1-3#矾液储罐液位计的端子信号分别为：A-X03，X04/A-X05，X06/A-X07，X08。

设备位号为：FITT1003-7分别是1-5#矾液加注管流量仪，接收是瞬时流量信号，其通讯信号为：COM102。

以上所有的设备和仪表全部采集到现场以采用PLC的现场控制单元中去，实现配矾的自动化控制以及对厂区加矾系统的自动化控制，并且通过走工业以太网的方式，在上位机里可以操作和记录数据。

2.加矾（PAC）投加系统操作模式
本系统操作分为三种模式：1、上位机操作，系统可根据源水流量和浊度，通过上位机里智能算法软件运算，得出正确的矾液投加量，目前暂未实施。

2、触摸屏操作，根据工况和经验，人工设定矾液投加量进行操作。

3、通过仪表和开关就地操作，本操作需要切换相关仪表和开关。

就目前而言，投加部分是触摸屏为主，卸料部分采用现场的模式操作。

本系统对计量泵行程（冲程）调节为粗调，频率调节为细调，两种调节相互结合，最终达到流量控制的目的。

3.加矾（PAC）投加系统控制柜
矾投加智能控制柜分为主该控制柜和辅助控制柜。

辅助控制柜的设置时因为现场设备的手动操作需要大量的手动/自动设置的按钮，在主控制柜盘面下放置不下，故设置了辅助控制柜。

3.1主控制柜控制
主控制柜的操作界面中：盘面上存在有三大部分组成，控制柜的触摸屏操作面板比较简洁，在面板上可以看到加矾相关的所有设备的工作状态，两台卸料泵，三个储罐，每个储罐有是三个电动开关阀，分别是进料阀，出料阀和循环阀。

8台流量控制器分别对应8个计量泵，每台流量控制器有两排的数据显示，分别为实时流量与设定流量。

手动模式时，流量控制器MAN灯亮并闪动，计量泵运行频率显示两行，下面一行颜色为白色，显示的数字为手动设定的频率，上面一行为绿色，显示的数字为计量泵运行实际频率。

这时可手动设定并调节频率，直至达到稳定流量。

自动模式时，频率显示变为一行，显示的数字为系统自行设定的频率，系统会根据设定流量，不断自动调节频率，直至达到设定流量，（手动自动两种运行模式下，计量泵运行频率的上下限分别为20HZ、50HZ）。

每台计量泵的流量控制器的下方设置了该计量泵的本地（现场）与远程操控模式的转换按键。

可实现使用计算机进行加矾控制指令的远程操控与现场操控的交换。

这样设计的目的是基于流量闭环控制的技术，在流量计的信号传输出现故障时，可在这个控制面板中点击流量泵的本地/远程按钮，使其在本地的控制状态，这样的话就可以在现场操作计量泵，直接采用传统的计量泵操作方法，即可用频率（Hz）和冲程（%）来调控计量泵，在冲程调控中，上面一行为实际冲程（5%--95%），下面一行为设定冲程。

点此框弹出对话框，注意冲程不常变化，即使变化也很缓慢，冲程变化过程需耗时90秒左右。

冲程变化是在调节频率达到计量泵频率的上下极限时（即下限20HZ，上限50HZ），仍不能达到流量设定值时，才通过调节计量泵冲程来调节流量。

如频率为20HZ时，流量仍然很高，则通过自动减小冲程以达到减小流量；频率为50HZ时，流量仍然很低，则通过自动增大冲程以达到减小流量，这个操作也可以在操作面板中直接在上位机上进行操作（上位机操作尚未实施）。

因为在三个点（一期原水、二期前投加、二期后投加）中的计量泵都是有备用泵，故在流量计信号出现故障时，也可以切换到备用泵，使加矾系统保持正常运行。

3.2 反馈控制
加矾系统的反馈控制是指加矾PLC根据原水浊度与二期流程过滤池前的水浊度和二期流程过程滤池后的水浊度，反馈微调加矾计量泵的频率，从而实现加矾量的自动调节，该控制模型中，由加矾PLC完成闭环控制的PID运算处理，并根据出水的浊度修正浊度设定值，浊度设定值和修正系数通过一段时间的跟踪调试来确定，然后由计算机根据设定的算法进行优化整定。

随着产生的数据不断积累，该频率模型可以不断得到修正，从而使控制精度和控制效果不断提高。

3.3 辅助控制柜控制
因为现场设备多，每台设备都配有开关按钮，在主控制柜的界面下布置不下的原因导致其余的设备操作模式的切换按钮需要放置在辅助控制柜上。

其中辅助控制柜中一共有两组电开关阀，计量泵的出口电动阀和储罐电动阀。

在系统进行调试中调试和检修当中，可以通过每组的电动阀门上的按钮将阀门的控制在现场与远程中切换。

将该组的公共切换开关位置于现场的话，就可以对其中一台阀门进行就地的操作，在阀门在现场操作时，当调试和维修完成后需将处于故障状态调至于远程，使系统正常运行。

3个储罐中的3个电动出液阀，一般由上位机进行控制，基本上不需要到现场操作控制。

4.总结
此次水厂扩建工程的矾（PAC）投加系统的应用可实现智能加矾控制，其自动化控制的效果表现有以下几点方面：
（1）其稳定性好，应用此系统控制PAC的加注量，进一步提高了沉淀水浊度的合格率和稳定性，比人工或者单回路反馈控制的浊度稳定性更好。

（2）降低了矾的消耗率
（3）实现水厂加矾全自动控制，在测得SC的基础上，实现加矾的智能化闭环控制。

（4）提高了响应，由于引入了前馈控制，提高了反应的响应时间。

（5）对于参数的设定，调控操作方便，根据原水水质及反应效果，可灵活的对各项设备参数进行设定或调整。

（6）可靠性强，在某一项设备出现故障时，有其他备用的设备，不影响水厂的正常生产，维护方便，设备的相对应的保护措施，只需要定期低装置进行清洗即可。

（7）提高了劳动生产率，可以减少生产人员对反应沉淀现场的巡查频率，提高生产人员的有效劳动力。

参考文献：
[1]闭环控制：对加矾系统流量的准确控制，提高执行元件的速度控制精度，满足对流量精确需求的场合。