毕业设计(论文)-游泳池水处理系统[管理资料]

随着生活水平的不断提高，大众在运动方面的重视程度也在不断增加。

游泳作为一项对身体多项机能都能进行有效锻炼的运动，正受到大众的广泛追捧。

目前国内大部分的游泳池的水质卫生和水处理技术还不够完善，部分技术水平还比较落后，但近几年游泳池的设计已经开始摆脱原来的传统方式，开始借鉴国外的先进经验，设计更新颖，使得这项运动变得更加具有生命力和吸引力。

现代游泳池的水处理系统与自来水厂的水处理系统相类似，通过水泵将水抽离出来进行水质检测、温度检测、含氯量的检测等，之后对不达标的池水进行物理和化学等方式的处理，最后将处理合格的水灌入游泳池。

PLC作为目前工业上广泛运用的可编程控制器，可以对游泳池的水处理系统进行控制，实现自动化。

在人们日益重视自身健康的今天，游泳池的水质安全正在成为关注的重点，这就给水处理系统提出了重大的考验，也促使水处理系统必须不断地完善和发展。

通过借鉴国外先进的游泳池水处理系统的经验，同时结合国内实际情况，在原来的水处理系统上做了一些完善。

在物质文化不断丰富的今天，游泳正成为人们日常生活中一项十分重要的体育运动。

尤其是在夏季，游泳馆经常爆满，这对游泳馆的水质安全提出了不小的考验，游泳池水处理技术的重要性得到了越来越多人的关注与重视，这也要求水处理技术要不断的完善和发展才能满足人们对游泳馆水质提出的更高要求。

下面就介绍一下国内外在水处理方面的工艺流程和技术。

为了节约水资源，保护水资源保证水质安全及卫生指标，大部分的游泳池采用循环净化的给水方式。

但因为我国游泳场馆的发展历史相对较晚，游泳池的实际运行与规范设计存在很大的差异，另外在实际的运行管理中，一般的游泳馆缺少专业的技术人员，由于种种原因造成较大的热耗、水耗以及电耗等资源浪费的现象，这些不必要的浪费给经营管理带来了一定的负担。

通过对现有设备下游泳池水处理系统的研究，对进一步完善节水、节能，降低运行成本等方面有着突出的经济意义，并由此总结出一些实践经验，通过合理的理论分析，提出关于游泳池水处理的优化设计方案。

目前越来越多的民众开始重视加强自身的锻炼，游泳作为一项健康的娱乐项目也自然成为了大众的首选。

想要获得良好的水质，只有通过完善的水处理设备及成熟专业的水处理技术才可得到根本的保证。

这些自动化程度要求较高的控制系统，就有了PLC的用武之地。

就泳池水处理系统而言，最重要的就是保证泳池水质的安全与卫生。

游泳池水处理技术的不断完善和发展对于水上娱乐场所的进一步发展具有重要的意义。

泳池水处理技术的发展离不开市场和大众的支持，这就要求不断加强和提高人们的健康意识，让人们认识到水质安全的重要性，以及增强对水处理技术重要意义的理解。

有了这样的社会需求与意识，水处理技术才能快速发展和进一步的完善。

2游泳池水处理系统现代游泳池水处理系统主要由三部分组成：第一个部分是水循环与游泳池过滤系统，第二个部分是游泳池水质调节系统，第三个部分是池水恒温加热系统。

下图2-1为泳池水处理工艺图。

图2-1游泳池水处理工艺图水循环系统的运行基本是无人值守的，通过两台互为备用的循环水泵，实现水循环的自动运行，每间隔8个小时，两台水泵就会自动切换。

令水泵为M，两台水泵编号分别为M1与M2，两台水泵在启动时为轮换启动，在此规定首次进入水处理系统中的水循环程序时，开启1号水泵，在运行没有故障且8小时之后正常停止，在下一次进入水循环程序时，就启动2号水泵。

通过此法来减小某一台水泵因为反复启动造成的损耗。

在运行的过程中若其中一台水泵停止运行，必须等待水泵完全停止动作才可以启动另一台水泵，以防止出现回流，造成水泵损坏。

因此，在启动水泵时必须增加10秒钟的延时来保证另一台水泵有足够的时间完全停止动作。

下图2-2是循环水泵自动控制图：图2-2 循环水泵自动控制图在游泳池的过滤系统中，沙缸是最重要的过滤装置，通过加投絮凝剂将池水中的微小杂物凝结成较大块的杂物，然后经过沙缸过滤。

沙缸的基本工作原理,如下图2-3所示，在沙缸正常工作的情况下，池水从阀门F1流入后，从阀门F4流出完成冲洗过程，与此同时其他的阀门全部关闭。

除了此种情况之外，沙缸还存在另一种工作过程即反冲洗过程，在沙缸正常过滤一段时间后，沙缸中就会存在大量的过滤残渣，这会造成沙缸的过滤效果下降，水流进入沙缸后的阻力也会增大。

因此，对沙缸进行定期的反冲洗是十分必要的。

沙缸进行反冲洗工作时，水流是从阀门F1与阀门F2流入，从阀门F3与F5流出，此时其他阀门均处于关闭状态。

沙缸中的过滤残渣在水流的冲洗作用下从排污管道流出。

在沙缸进行反冲洗作业时，此时沙缸内的过滤残渣全部被水流冲出，此时水流不能流回泳池。

因此反冲洗过程中阀门F4处于关闭状态，待反冲洗过程结束之后阀门F4打开，阀门F3与F5关闭，池水从阀门F1进入，从阀门F4流出，进行正常的过滤工作。

反冲洗过程的持续时间一般较短，要根据现场的具体情况进行调试得出。

沙缸中的滤料一般采用使用寿命长、效果好的石英砂。

图2-3沙缸反冲洗工作示意图游泳池的水质调节系统包含两个部分，第一部分是游泳池的水质检测部分，第二部分就是自动投药部分。

泳池的水处理系统通过循环水泵将游泳池中的水抽离出来之后进行检测，然后按照水质标准，运用必要的物理以及化学方法来改善水质，最后将达到标准的水灌入泳池。

水质检测包括浊度检测、尿素含量检测、过氧化物含量检测、余氯值检测、菌群总数检测、PH值检测等。

首先检测水质的各种仪器采集到实时的水质数据，检测仪器将采集到的模拟量数据传到PLC 模拟量输入模块中，PLC将这些采集到的数据进行处理，与规定的标准值进行比较。

若某个水质数据与标准量不符，PLC就会发出指令控制各个精确计量泵进行加投药，使得水质达到标准要求。

下图2-4为水质调节系统控制图。

图2-4 水质调节系统控制简图模拟量输入方式与控制方法基本上是相类似的，在这里以浊度—絮凝剂为例来说明水质调节系统的基本工作原理。

图2-5 浊度控制曲线从图2-5所示的浊度控制曲线可以看出，标准浊度控制值是在2~4NTU，而5NTU是浊度的限幅值与报警值，即只要浊度值大于或等于4NTU时就要开启计量泵加投絮凝剂，当小于或等于2NTU时就要关闭计量泵，停止加投。

浊度仪的量程是0~10NTU，经过电流变送装置转换成4~20mA电流输出到模拟量输入模块中，FX2N-4AD模拟量输入模块对应的电流输入范围也是4~20mA，内部对应的数字范围为0~32000。

通过简单的计算可以得知，在浊度为2、4、5NTU时，、、8mA。

在模拟量模块内部对应的数字为6400、12800、16000。

这就可以PLC内部进行上下限的设定，即当数值低于6400时停止加投絮凝剂，当高于数值12800时，开启絮凝剂计量泵，当高于数值16000时，系统报警。

在水处理工艺中仅仅对水质进行调整处理是不够的，当池水温度降低到标准温度以下时,还需要进行加温处理。

当池水温度低于标准温度时，PLC就会控制伺服电机调节蒸汽阀门，向水管内通入一定量的蒸汽，保证池水温度在规定范围之内。

目前国内游泳池的恒温加热系统的加热方式还比较落后，主要通过燃煤、燃气、燃油和电加热这四种方式。

但这种加热方式的缺点十分明显，即能源消耗大，会造成环境污染。

在国外，游泳池恒温加热系统比较成熟，采取的方式是太阳能结合电加热的方式为池水进行恒温加热。

由于我国的太阳能资源存在很大的差异且太阳能集热器占用的面积比较大，因此太阳能加热方式只适合在太阳能资源丰富且场地面积大的游泳场馆，存在一定的局限性，但从节约资源、保护环境以及发展新科技的方面来说，具有无可比拟的优势。

设计中，恒温加热系统采用的是太阳能加热与电加热相结合的方式，但在设计中，关于太阳能与电加热的部分不做详细的介绍，主要介绍游泳池的温度控制与调节部分。

池水温度通过PT100温度传感器进行检测。

检测到的实时数据通过模拟量模块传送到PLC 中，经过PLC 处理后再传送到显示器，与此同时根据与标准水温的对比，若低于标准水温则下达加热指令。

下面介绍一下PID 调节的相关内容。

（1）比例调节在比例调节中，调节器的输出信号u 与偏差信号e 是成比例的，即：e K u C = （2-1） 其中C K 表示比例增益。

（2）积分调节在积分调节中，调节器的输出信号的变化速率dt du /与偏差信号e 是成正比的，即⎰=tedt S u 00 （2-2） 其中0S 表示积分速度，可根据情况取正值或负值。

采取积分调节时控制系统的开环增益和积分速度0S 是成正比的。

增大积分速度会造成控制系统的稳定程度降低，直至最后出现发散振荡。

（3）微分调节微分调节具有一定的预见性，它通过被调量的变化速率来进行调节的，而不是在被调量出现较大的偏差时，才开始调节，通过这样的方式，得到的效果会更好。

微分调节的输出和被调量或其偏差对时间的导数是成正比的。

即dtde S u 2= （2-3）3 PLC选型及其他硬件的选择通过对游泳池水处理系统的分析可知需要进行控制的主要参数有：浊度、水泵的启停和联锁、余氯值、PH值、水压、反冲洗过程和温度等。

系统的输入点数为11个，输出点数为13个，考虑到随着水处理系统的不断发展，今后可能会出现新的控制要求，需要预留一些输入输出点，所以最终选择三菱公司生产的FX2N-32MR-001型PLC。

实物图如图3-1所示。

图3-1 FX2N-32MR-001型PLCI/O模块I/O模块是连接外部信号与CUP的重要模块。

主要作用是用于连接输入和输出软元件。

输入信号分为两类：第一类信号是开关量输入信号，第二类信号是模拟量输入信号。

PLC通过输出模块控制各种执行装置，PLC的其他外部负载装置还包括数字显示器、指示灯、报警器等。

通常，CPU模块的工作电压为5V，然而PLC的工作电压通常较高，电压一般为直流24V或交流220V。

若直接从外部接入电压，可能会导致CPU模块的损坏，或导致PLC不能正常工作。

此时就需要I/O模块的电平转换与噪声隔离功能来发挥作用，保证PLC正常工作。

实物图如图3-2所示。

图3-2 I/O模块FX2N-4ADFX2N-4AD是三菱FX2N系列PLC专用的模拟量输入模块，具有四个模拟量输入通道，每个通道都可以进行AD转换，通道输入的信号可以是电流信号也可以是电压信号。

电流信号的采集范围是4~20mA和-20~20mA,电压信号的采集范围是-10~10V。

具体的信号采集范围可以通过缓存存储器BFM#0进行控制选择。

FX2N-4AD模块占用FX2N拓展总线的8个点，供电电压为5V，电流为30mA。

在4~20mA输入时，对应的内部数字值为0~32000。

实物图如图3-3所示。

图3-3 FX2N-4AD模块FX2N-4DAFX2N-4DA是三菱FX2N系列PLC专用的模拟量输出模块，与FX2N-4AD 模块的功能正好相反，具有四个模拟量输出通道。