平流沉淀池虹吸式排泥机自动控制的实践

摘要 技术供水系统是保证 机 组 安 全 运 行 的 重 要 辅 助 装 置 。 小 舜 江 泵 站 技 术 供 水 总 阀 损 坏 无 法启闭致使系统设备无法进行检修 ， 对泵站安全运行造成威胁 。 分析该技术供水总阀改造的实施难 度， 结合工程实际进行多方案探讨 ， 提出了切实有效的解决措施并顺利实施 。 关键词 泵站 闸阀 技术供水系统 改造 １ 工程概况 技术供水系统是保证机组正常运行的重要辅助 装置 ， 其主要作用 是 提 供 机 组 设 备 正 常 运 行 所 需 的 一定流量和压力的冷却水 。 绍兴市小舜江泵站位于 浙江省上虞 市 汤 浦 镇 ， 是绍兴市 ２ ０ ０ １ 年 投 入 运 行， （ 县） 城镇供水系 统 中 唯 一 的 原 水 提 升 泵 站 ， 其作用 下 库） 原水到调节水库（ 上 是加压提升 汤 浦 水 库 （ ， 原水自流到宋六陵净水厂 。 泵站安装 ４ 台大型 库） 立式离心泵组 ， 装机容量４ 单机额定流量 × ３ ５ ０ ０ｋ Ｗ， ， 扬程 ５ 泵站设置两套互为备用 ６ ． ２ｍ ／ ｓ ３ｍ。 目前 ， ＃ ＃ ， 的技术供水系统 分别接自 １ 、 机组工作阀下游侧 ３
给水排水 Ｖ ｏ ｌ ． ３ ８ Ｎ ｏ ． ５ ２ ０ １ ２
辅的控制模式 。 排泥机自动运行流程为 ： 每间隔 ２ｈ （ 经验设定 ） 启动 真 空 泵 抽 真 空 → 真 空 形 成 ， 虹吸排 ／ 并停真空泵 → 排泥机桁车以 １ 泥开始 ， ． ８ｍ ｍ ｉ ｎ速 度匀速前行 → 桁架行至终端换向返回 → 桁架返回 起 虹吸排泥 端自动停止 → 破 坏 虹 吸 管 真 空 停 止 排 泥 ， 结 束。 排 泥 机 运 行 频 机一个运行 周 期 （ ｔ＝９ ６ｍ ｉ ｎ）
２ ５～４ ０ ． ４～０ ． ２ ０ ４ ０～８ ６ ． ２～０ ． １ ０
１ ． ０ ５～１ ． ５ ５ １ ． ２ ５～４ ３ ． ７ ５ ３ １ ． ５ ５～１ ． ８ ０ ３ ． ７ ５～５ ０ ４
为了进一 步 在 排 泥 区 域 内 微 调 桁 架 行 走 速 度 ， 我们引用到积泥高度基值 （ 允许最高泥位 ） 和频率 微 调修正系数 （ 排泥区域变频器频率波动值／桁架全 程 ， 生成以下中间数据 ， 见 变频器频率波动值 ×１ ０ ０％ ） 表 ３。
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８Biblioteka Baidu５
大型供水泵站技术供水系统总阀修复方案研究
２ ２ ２ ２ ２ 施准备１， 竺维佳 何利民 诸育才 陈培兴
（ ） 武汉 ４ 上虞 ３ １ 华中科技大学能源与动力工程学院 ， ３ ０ ０ ７ ４； ２ 绍兴市汤浦水库有限公司 ， １ ２ ３ ６ ４
变频器频率 波动值／ Ｈ ｚ ． ２ ５ ６ １ ２ ． ５ ． ２ ５ ６
排泥机 桁 架 变 频 器 频 率 ＝ 变 频 器 频 率 基 值 ＋ （ 积泥高度基值 － 污 泥 界 面 监 测 仪 监 测 值 ） 桁架 ×（ 全程变频器频率波动值／积泥高度落差值 ） × 频率微 调修正系数 。 ３． ２ 虹吸式排泥机开环控制 超声波污泥界面监 我们根据允许 最 高 泥 位 值 、 测仪监测值判定 排 泥 机 排 泥 周 期 的 启 动 ， 桁车行走 速度则由排泥机桁架驱动电机变频器根据超声波 污 沉淀池排泥 泥界面监测仪 监 测 值 变 频 控 制 。 至 此 ， 按 需 排 泥 控 制 得 以 实 现。排 泥 机 开 环 机全程变速 、 控制流程见图 １。 ３． ３ 实际运行 ， 如此， 排泥机 运 行 频 率 降 为 １ 运行周 ． ８ 次／ ｄ 。虽然运行周期 桁车 往 返 一 次） 期（ ｔ＝１ ２ ４ ． ４ｍ ｉ ｎ 延长了， 但排泥机运行频率大幅降低， 故排 泥 效 率
材料与设备 施工 、
平流沉淀池虹吸式排泥机自动控制的实践
冯小卫１ 李明明１ 李海勇２ 徐庆国１ 朱 迅１
（ ） 大丰 ２ 大丰 ２ １ 大丰市自来水有限公司 ， ２ ４ １ ０ ０； ２ 大丰市水利局 ， ２ ４ １ ０ ０
而平流沉淀池排泥机的控制又是平流沉淀池 摘要 平流沉淀池处理效果直接影响出厂水水质 ， 寻 求 最 佳 的 控 制 方 式， 在确保水质达 处理中的重要环节 。 在众多的沉淀 池 排 泥 机 排 泥 控 制 模 式 中 ， 标的前提下 ， 使净水厂自用水量最少 ， 降低水厂成本 ， 达到了节能 、 减排的目的 。 关键词 净水厂 平流沉淀池 虹吸式排泥机 开环控制 自用水量 ０ 引言 ３ ／ ， 大丰市第二 水 厂 供 水 规 模 １ 由南京 ０万 ｍ ｄ ， 市政设计院负责 设 计 主 要 设 备 和 仪 器 仪 表 等 均 为 国外品 牌 产 品 ， 自动化控制软件的编程由意大利 全厂除平流沉淀池中的虹吸式排 Ｅ Ｉ ＭＴ 公司负责 ， 泥机不参与 工 艺 控 制 外 ， 其 余 全 程 自 动 化 控 制。 二 加 矾、 前 加 氯） 水厂工艺流程为原 水 → 静 态 混 合 （ → 折板絮凝 → 平流沉淀池 →Ｖ 型滤池 （ 后加氯 ） → 深度 处理 （ 在建 活 性 炭 — 臭 氧 工 艺 ） →清水池→吸水井 （ 补加氯 ） 工艺流程中平 →二 泵 房 出 水。 众 所 周 知， 流沉淀池处理效 果 直 接 影 响 着 出 厂 水 水 质 ， 而沉淀 池排泥机的 排 泥 又 是 平 流 沉 淀 池 处 理 中 的 重 要 环 如何提高排 节。那么在 确 保 水 质 达 标 的 前 提 下， 对二水厂出厂水水质的提高及 泥机的排 泥 效 率， 生产成本的进一步优 化 起 着 举 足 轻 重 的 作 用。二 水厂 平 流 沉 淀 池 的 有 效 尺 寸 为： Ｌ ×Ｂ × Ｈ ＝ 共２组， 每组配备虹吸式排 ８ ６ ｍ×１ ６ ． ９ｍ×３ ． ４ｍ， 泥机 １ 台 。 沉 淀 池 排 泥 机 排 泥 控 制 模 式 较 多 ， 同行 如何结合实际选择 们也在努力寻求 最 佳 控 制 方 式 ， 适宜的排泥控制模式 ， 既保证排泥效果 ， 又能降低运 行成本 ， 是本文探讨的重点 。 １ 虹吸式排泥机原控制方式及运行流程 平流沉淀池中的虹吸式排泥机 ， 由桥式桁架 、 传 动电机及 真 空 泵 、 电气装置及微型 Ｐ 四极电源 Ｌ Ｃ、 滑触线及八极信号滑触线 、 集泥板 、 喇叭式吸泥口及 虹吸管等部 件 组 成 。 集 泥 板 随 桁 架 行 走 ， 将沉淀池 底部污泥汇集至 吸 泥 口 ， 经多组虹吸排泥管排出污 实行以定时启 动 排 泥 机 沿 池 长 全 程 吸 除 池 底 积 泥； 泥的自动排泥控制方式为主 ， 就地手动 、 远程中控为 ８ ４
表 ３ 中
排泥区域 ／ ｍ ０～２ ５ ２ ５～４ ０ ４ ０～８ ６ 积泥高 度基值／ ｍ ０ ． ５ ０ ． ４ ０ ． ２
间
数
据
频率微调 修正系数 ０ ． ２ ５ ０ ． ５ ０ ． ２ ５
变频器频率 基值／ Ｈ ｚ ２ ５ ３ １ ． ２ ５ ４ ３ ． ７ ５
表 ２ 桁车速度与变频器频率数学模型
排泥区域 ／ ｍ ５ ０～２ 积泥高度 ／ ｍ ０ ． ５～０ ． ４ 桁车平均 行走时间 ／ ｍ ｉ ｎ ２ ６ ． ９ １ １ ． ５ ２ ３ ． ８ 桁车行走 速度 Ｖｎ ／ ／ ｍ ｍ ｉ ｎ ０ ． ８ ０～１ ． ０ ５ 变频器频率 ／ Ｈ ｚ ５～３ １ ． ２ ５ ２
整定虹吸 式 排 泥 机 的 运 行 参 数： 增加虹吸式排泥 机的运行 频 率 或 调 慢 排 泥 机 桁 架 的 行 走 速 度， 从 而延长虹吸排泥时间。 这里有 两 个 不 合 理 的 问 题， 一是沉淀池出水 浊度未超 标 时， 不等于此时的排泥设定是最佳状 可能还有调整虹吸排泥时 间 的 余 量； 二是沉淀 态， 池出水浊 度 频 繁 超 标 时， 如何准确地设定排泥机 的参数， 做 到 最 合 理， 缺 少 一 个 科 学 的 测 定 方 法， 况且， 根据 平 流 沉 淀 池 积 泥 沉 降 曲 线 可 知 平 流 沉 ／ 淀池 的 池 底 沉 泥 主 要 集 中 在 近 絮 凝 池 的 前 １ ３ ／ 段， 近２ 沉淀池后２ ５ｍ 的 区 域 内， ３段区域虹吸 排出的排 泥 水 含 固 率 往 往 很 低， 而排泥机启动后 为全长匀速均匀排泥， 不同的 ２ ５ｍ 后的时间过长， 相同的排泥时 间， 存 在 着 明 显 不 合 理。如 存泥量， 此， 以上二种情况， 导致虹吸式排泥机的运行不合 理， 因而加大了水厂的运行成本。 ３ 虹吸式排泥机自动控制的实践 ３． １ 寻找数据 理论上 ， 沉淀池 排 泥 有 可 允 许 最 高 泥 位 和 近 似 找到这２个数 排空污泥所需最短 时 间 ２ 个 最 佳 值 ， 为 最 节 省 的 方 案。它 的 优 值并用来设 定 排 泥 程 序 ， 点是 ： ① 尽可能少启动虹吸式排泥机 ； ② 尽可能提高 桁架运行一次的排泥量 ， 提高排泥效率 。 如此 ， 在近 原 水 流 量、 矾投加量恒定的前提 似认为原 水 浊 度 、 下， 我们根据平流 沉 淀 池 积 泥 沉 降 曲 线 设 置 三 个 人 工观测点 ， 在平流沉淀池近絮凝池 ２ ０ｍ 处设定人工 ； 观测点 ａ 在近絮凝池 ３ ５ｍ 处设置人工观测点 ｂ； ７ ０ 。观测比较絮凝末端及平流 ｍ 处设置人工观测点 ｃ 沉淀池流程流速 、 水质状况 ， 记录允许 （ 絮体正常 、 流
表 １ 观测点半月平均测量值记录
沉淀池 取样点 出水浊度 （ 观测点 ） ／ ＮＴＵ ａ ａ ｂ ｂ ｃ ｃ ３ ． ５ ２ ３ ． ２ ９ ３ ． ３ ５ ３ ． ０ ７ ３ ． ７ ２ ３ ． １ １ 沉淀池 积泥高度 ／ ｍ ０ ． ４ ７ ０ ． ４ ３ ０ ． ２ ９ ０ ． ２ ６ ０ ． ２ ４ ０ ． １ ７ 超声波 污泥界 面监测仪 检测值／ ｍ ０ ． ４ ６ ７ ０ ． ４ ３ ８ ０ ． ２ ９ ８ ０ ． ２ ６ ６ ０ ． ２ ４ ２ ０ ． １ ７ ３ 排泥 时间 ／ ｍ ｉ ｎ ３ ０ ２ ６ １ ３ １ １ ２ ６ ２ ４ 桁车平均 行走速度 ／ ／ ｍ ｍ ｉ ｎ ０ ． ８ ３ ０ ． ９ ６ １ ． １ ５ １ ． ３ ６ １ ． ４ ４ １ ． ６ ７
速稳定 ） 积 泥 高 度， 见 表 １。 经 过 半 个 月 的 试 验 ， 基 本掌握积泥最高 点 的 极 限 数 值 ； 将平流沉淀池分三 个排泥区域 ： 分别作 ０～２ ５ｍ、 ２ ５～４ ０ ｍ、 ４ ０～８ ６ ｍ， 找出每个排泥区域的最短排泥时间 ， 排泥时间记录 ， 获得此数据后 ， 可以建立桁车行走速度与变频器频 率数学模型 ， 见表 ２。
３ ， ／ 率６ 虹吸排泥机排泥水量为４ ． ７ 次／ ｄ ． ７ｍ ｍ ｉ ｎ， ３ ／ 。 虹吸式 单台虹吸式排泥机的排水量为 ３ ０ ２ ３ｍ ｄ
排泥机的运行可以在设定后实行单次或数次自动运 行， 设定每天的 运 行 次 数 是 根 据 进 水 浊 度 和 平 流 池 初期运行时 ， 净水厂自用水 量达 积泥情况手工设定 ， 总处理量的 １ 平流沉淀池中的虹吸式排泥 ０％ 以上 ， 机用水量占自用水量 的 ７ 二水厂 ０％ 以 上 。 很 明 显 ， 加大了二水厂现行工 的沉淀池排泥水 量 消 耗 太 多 ， 艺的运行成本 ， 如果有排泥水处理工艺 ， 也增加了 排 泥水处理的负担 。 ２ 虹吸式排泥机不参与自控的缺陷 净水厂 运 行 的 首 要 目 标 是 出 厂 水 水 质 达 标， 在确保出 厂 水 水 质 的 前 提 下， 一些基本参数不会 原水浊度变 轻易地修 改。 加 矾 量 根 据 原 水 流 量、 化进行比 例 投 加， 再根据沉淀池出水浊度进行自 加氯量以原水流量 为 前 馈 量， 滤后水余氯 动调整； 为反馈 量 组 成 出 厂 水 余 氯 值 Ｐ 加 Ｉ Ｄ 控 制。 加 矾、 虹吸 氯量在系 统 运 行 正 常 后 不 再 进 行 手 动 调 整， 式排泥机 的 启 闭 条 件 设 定 后， 管理者仅对沉淀水 浊度进行监控， 沉淀池出水指标偶尔超标时， 不会 对虹吸式 排 泥 机 的 参 数 进 行 修 改， 只有沉淀水出 且当矾投加量与小样试验数值 水浊度超 标 频 繁， 相符， 沉淀水出水浊度仍然 偏 高 时， 才会考虑重新