水处理系统粉料连续加药装置的控制

供粉装置和供水回路安装在罐体上，易于运输、控 制和维修。 ２粉料加药装置控制系统的实现 ２．１加药装置控制系统硬件构成 在冶金企业中，自动化程度及控制的可靠性是 设备控制系统设计的首要考虑问题。作者在为宝钢 二炼钢挖潜改造工程水处理系统供货的机电一体化 全自动粉料加药装置中，考虑到整个废水处理系统 选用ＳＩＥＭＥＮＳ冗余ｓ７—４００Ｈ构成现场总线网．
环在线水质监测数据，从而控制每套加药装置的投 药量。在程序中采用ＰＩＤ控制（如图３），以满足
现场水处理工艺的要求。值得注意的是，水循环处 理工艺滞后性较强，在程序中多采用智能参数设 定，保障其投药环节适应水处理过程波动。
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辽东学院学报（自然科学版）
第１６卷
Ｉ栅千ｒ 一
ｌ墼型垫堕垦！生ｌ
粉料供应。螺旋式供粉机连续工作并实时调节给粉 量，与供水回路提供的工业水在混合器充分混合
效果及经济效益，并通过了２００８年辽宁省省级成
果鉴定。 １粉料加药装置的改进 １．１设备组成及工艺简图 整个粉料加药系统包括：（Ａ）净环水防腐剂
后，注入溶解罐（Ｉ）室充分搅拌，溢流到（ＩＩ）
室的药液持续搅拌，溢流到（Ⅲ）室的均匀药液
（责任编辑：王漓江）
Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
Ｗａｔｅｒ—－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
８００２，Ｃｈｉｎａ）
Ｓｙｓｔｅｍ
ＹＡＮＧ Ｙｏｎｇ—ｑｉａｎｇ，ＮＩＵ Ｃｈｅｎｇ—ｇｕｏ （Ｄａｎｄｏｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ
ｖｉｃｅ ｍａｄｅ ｉｎ
ｏｎ
Ｅａｓｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ—Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｄａｎｄｏｎｇ １ １ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ ｐｕｍｐｉｎｇ
３００系列ＰＬＣ，作为整个废水处理系统的一个子站
（见图２），配ＣＰ３４３—１模块，连至总线网（工业 以太网）中【４ｊ。由于加药装置远程Ｉ／Ｏ点数量较 多，因此选用８套远程Ｉ／Ｏ站ＥＴ２００Ｍ，作为开放 式现场总线ＰＲＯＦＩＢＵＳ—ＤＰ上的８个从站，分散 到现场设备附近采集现场信号和进行过程控制。每 套加药系统均由现场控制柜、现场设备和仪表等组 成。 ｓ７—３００由电源模块（ＰＳ３０７）、ＣＰＵ模块 （ＣＰＵ３１５—２ＤＰ）、以太网模块（ＣＰ３４３—１
２．４系统控制过程
Ｉ进水
系统工艺参数，同时增强了过程控制的开放性。改 造后的处理系统操作灵活，运行稳定，污水处理效 果明显。文章所述粉料加药装置控制系统作为整个
联”Ｌ———圊一一－｜
图３助凝剂智能投加系统控制方案
总线网中的一个子站，能够很方便地实现控制和通
信任务，整个加药装置所有设备均能在ＷＩＮＣＣ组 态画面上显示及操作，具有较高的自动化程度。目 前该系统投入生产使用已有三年多时间，各项指标 均达到了设计要求，运行十分可靠。
每套装置可实现手动控制和自动控制。 系统自动运行时：首先粉位计检测料仓内粉料 高度，低粉位要求吸料泵工作，到达高粉位时，停 止加粉工作。同时检测溶解罐（ⅢＩ）室的液位， 当液位低时，开始配药工作：供水阀打开供水，通 过用户设定的浓度值，供粉机根据进水流量及用户 给定浓度值，持续调节给料量。工业水与粉料在混
由计量泵定量输送至用户。
收稿日期：２００９—０４—１０ 作者简介：杨永强（１９ｒ７７一），男，河北唐山人，研究方向：电气自动化。
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辽东学院学报（自然科学版）
第１６卷
图１单套粉料加药装置工艺流程图
１．２原加药装置存在的问题 项目改造前，德国供货的粉料加药装置配药过 程大体有两种：①等待整个配药结束后，充分搅拌
第１６卷第２期 ２００９年６月
辽东学院学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅａｓｔｅｒｒｔ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ）
Ｖ０１．１６ Ｎｏ．２
Ｊｕｎ．２００９
【机械与电子工程】
水处理 系统 粉料连续加药装置的控制
杨永强，牛承国
（丹东东方机电工程有限公司，辽宁丹东１１８００２）
使用ＴＣＰ／ＩＰ协议，故加药装置选用ＳＩＥＭＥＮＳ
ｓ７—
仓。吸料管只需插入袋装粉料内，供粉装置自动吸 取粉料至料仓。全封闭料仓的设计解决了长期困扰 用户的储存粉料粘结问题，保证了粉料供应的连续
性。 作者经过长期现场试验，研制成功了典型的旋 流式水膜混合器，使定量粉料和定量水进行连续有 效的溶解硝化，避免了粉料飞扬，不产生任何结块 现象口Ｊ。在配药的过程中，由于供粉机是连续供 粉，必须考虑粉料的溶解环境和溶解时间，因此溶
摘要：在分析研究了德国生产的间歇性供粉加药装置优缺点的基础上。自行开发研制出全自动连续
供粉加药装置，并已成功用于某钢铁公司热轧水处理改造工程中，实现了以供粉加药装置为主要设备的
ＤＣＳ网络控制系统。系统改造后运行表明：设备操作简便，药液浓度配制和药液投加稳定可靠，减小了工 人劳动强度，对循环水中各项指标的去除效果明显提高，进一步增强了污水回用工艺的实用性。
ＴＣＰ／
解罐设计成长方形三室式结构，粉水混合物流人
（Ｉ）室，初级搅拌溶解后溢流过渡到（Ⅱ）室， 充分搅拌溶解。溢流到（Ⅲ）室的药液以稳定的
ＩＰ）等构成。ＥＴ２００Ｍ由电源模块（ＰＳ３０７）、接口 模块（ＩＭｌ５３—１）、数字量输入模块（ＳＭ３２１ Ｄ１１６）、数字量输出模块（ＳＭ３２２ Ｄ０８）、模拟量 输入输出模块（ＳＭ３３１ Ａ１８）等构成。选用触摸屏
ｐｗｊｅｃｔ
ｄｉｓｐｏｓａｌ
ａ
ｓｔｅｅｌ ｄｅ—
ｃｏｍｐａｎｙ．Ｉｎ
ｖｉｃｅ
ａｓ ａ
ｐｒｏｊｅｃｔ，ａ
ＤＣＳ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ＷａＳ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ ｐｕｍｐｉｎｇ
ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
ｍａｉｎ ｐａｒｔ．Ｔｈｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
合器内充分混合后流人溶解罐，搅拌机运行使药液
充分搅拌溶解。当药液到达高液位时，停止配药工 作。两台计量泵一用一备，接收系统的启停和变频
信号，从而实现对水循环系统的计量投加。
３结语 通过对原有粉料加药设备的更新改造，优化了 Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ Ｐｕｍｐｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｉｎ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｎｅｗｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ＷＳＳ ｅａｓｙ ｔｏ ｏｐｅｒａｔｅ， ｏｆ ｍｅｄｉｃｉｎｅ ｌｉｑｕｉｄ ｗｅｒｅ ｓｔａｂｌｅ
ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ
有水膜形成时才允许供粉。试验表明：当水流量低
于１．２ ｍ３／ｈ时，混合器无水膜形成。因此，在程 序中设置低流量延时报警，并停止配药工作。
操作员对设备的简单操作、参数设置和报警记录等
功能。
根据螺旋供粉机的工艺设计，供粉流量范围为
０—３５
加药控制系统ＰＬＣ软件主要由以下几部分构
成：主调度程序（组织块ＯＢｌ）；ＰＲＯＦＩＢＵＳ通讯 功能（ＦＣｌ，ＦＣ２）；以太网通讯功能（ＦＣ５， ＦＣ６）；系统模拟量处理程序（ＦＣｌｌ）；系统故障 处理程序（ＦＣｌ２）；建立ＰＲＯＦＩＢＵＳ通讯程序 （ＦＣｌ３）；建立以太通讯程序（ＦＣｌ４）；８套加药工 作程序（ＦＣ２１一ＦＣ２８）；ＰＲＯＦｉＢＵＳ通讯数据区 （ＤＢｌ，ＤＢ２）；以太通讯数据区（ＤＢ３，ＤＢ４）。 在功能ＦＣｌ３中调用ＦＣｌ和ＦＣ２，使ＤＢｌ和 ＤＢ２与ＣＰ３４２—５所对应的虚拟通信接口区建立 ＰＲＯＦＩＢＵＳ通信。在功能ＦＣｌ４中调用ＦＣ３和ＦＣＡ， 使ＤＢ３和ＤＢ４与Ｓ７４００主站建立以太网通信。 ２．３加药装置控制系统参数设定 下面以“斜板沉淀池助凝剂加药装置”为例，
才可输出药液，不能连续满足现场的需求；②连续 供水与间歇供粉无法进行调节控制，所输出的药液
浓度不稳定、不可靠，往往造成输出管道的堵塞。 而且在现场安装、投粉混合和仪表的实际采集等方 面，都存在着很多弊端。 １．３加药装置的改进
根据改造前德国生产的加药装置料仓容易潮
湿、粉料经常粘结的情况，作者设计了全封闭料
参考文献： ［１］王书仁，刘勇，周晓燕．宝钢冷轧含锌废水处理系统 的自动粉料加药装置及其控制［Ｊ］．中国给水排水， ２００３（４）：１６—１９． ［２］李培勇，王丛业．冷轧舍油废水粉料加药自动控制系 统的设计［Ｊ］．丹东纺专学报，２００３（１）：１—３． ［３］刘伯元．中国粉体表面改性设备的进展［Ｊ］．中国粉体 技术。２００３，９（３）：１． ［４］崔坚．西门子工业网络通信指南［Ｍ］．北京：机械工 业出版社。２００４．
ｋｇ／ｈ。在Ｐｒｏｆｉｂｕｓ网络中的变频器执行程序
指令，通过调节输出频率，改变供粉电机的转速，
从而控制供粉装置的给料量。 在系统控制室ＣＲＴ画面和机旁触摸屏画面， 用户均可设置加药装置的药液配比浓度值。药液配 置过程中，供水流量与给料量构成比例调节的开环 控制。不断读取系统上位机对助凝剂投药点的水循
单套粉料加药装置（见图１）主要由供粉装
置、供水回路、溶解罐、输出装置等组成。其中， 供粉装置包括吸料管路、料仓、吸料泵、供粉机、 加热器和粉位计等；供水回路包括供水管路、混合
器、供水阀和流量计等；溶解罐包括三箱式储液
目前，国内生产的粉料加药装置往往不考虑药
液浓度的实际配比。文章根据文献［１，２］，并吸
关键词：粉料加药；ＰＬＣ；ＤＣＳ 中图分类号：ＴＰ２７２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３—４９３９（２００９）０２—０１２１—０４
中国是个水资源短缺的发展中国家，水资源短 缺严重制约了经济的发展，开发经济实用的污水回
用工艺已经到了刻不容缓的地步。目前，利用药剂
加药装置，（Ｂ）混合水防腐剂加药装置，（Ｃ）净
ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｐｕｍｐｉｎｇ
ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
ｏｆ
ｄｅ—
Ｇｅｒｍａｎｙ，ａｎ
ｔｈｅ
ｄｅｖｉｃｅ ｉｎ ｗａｔｅｒ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｉｎｄｅ－ ｏｆ ｈｏｔ ｒｏｌｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ
ｐｅｎｄｅｎｔｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｉｔ ｈａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
环水阻垢剂加药装置，（Ｄ）混合水阻垢剂加药装
置，（Ｅ）纯水闭路杀菌灭藻剂加药装置，（Ｆ）斜
投加处理循环污水是主要方法之一。在冶金工业循 环水处理系统中，粉料加药装置已逐渐成为一个重
要的、必不可少的环节，它是为防止循环水的管道 锈蚀、结垢以及絮凝水中的悬浮颗粒，调节ｐＨ值， 改善水质等而设计的。
板沉淀池絮凝剂加药装置，（Ｇ）斜板沉淀池助凝 剂加药装置，（Ｈ）纯水闭路防腐阻垢剂加药装置。
取了德国同类产品的间歇性供粉配制技术的基础 上，开发研制了连续自调配药连续出药全自动粉料 加药装置，实现并优化了以供粉加药装置为主要设
备的ＤＣＳ网络控制系统，在宝钢二炼钢挖潜改造 工程的热轧水处理系统中得到应用，取得了良好的
罐、排空管路、搅拌机和液位计等；输出装置包括 药液输出管路、药液回流管路和计量泵等。 吸料泵将粉料间歇输送至料仓内，保证配药的
配比浓度等待计量泵输出。加药装置的主体大部分
用高强度不锈钢制成，运行可靠性强。加药装置的
万方数据
第２期
杨永强，牛承国：水处理系统粉料连续加药装置的控制 控界面。
・１２３・
（ＴＰ２７０，１．４５×１０。３ｍ２）作为每套设备的机旁监
操作员站
操作员站
工程师站
图２ Ｐｔ．Ｃ控制系统结构配置图
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２．２加药装置控制系统软件构成 监控级应用软件为Ｗｉｎｃｅ Ｖ６．０软件，设计有 工艺流程图、各工艺单元流程图、趋势图、报表、 报警、各种设备的操作和参数设定画面。通过菜单 命令或鼠标点击，可浏览所有工艺过程画面，显示 当前状态并按顺序记录、输出；能完成各类数据的 记录、存盘、报警，处理打印各种生产报表和曲线 图。 人机界面采用Ｗｉｎｃｅ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ软件，实现现场
实现设备现场调试运行过程中的参数设定。 工厂提供的水源压力和流量不稳定。因此供水
管路中设置电磁流量计，用来实时检测水流量。作 者将流量计的测量范围整定在０～４ ｍ３／ｈ，相对应
输出４～２０ ｍＡ电流信号。设备初运行时，打开供 水阀后调整入口阀门及入口稳压阀，并观察混合器 进水水膜形成情况。为了充分的使水粉溶解消化，