调节阀在水厂中的应用

水厂自控系统中调节阀的应用

作者: 文瑾瑜张戎E-mail: wenjyu@ 来源: 广东惠州市自来水总公司广东惠州

516003 更新日期：2005-9-22 阅读次数：289

摘要：调节阀应用的情况，直接影响到自控系统的品质，采用合适的控制规律和参数来控制调节阀，将对生产起到

重要作用。本文系统阐述了惠州自来水总公司使用电动、气动两种调节阀的效果及部分技改措施。

关键词：电动调节阀、气动调节阀、执行机构、PLC、自控系统

The Application of regulating Valve in Waterworks Automatic control System

Jinyu Wen, ,Rong Zhong

Guangdong Huizhou city running water main corporation, Huizhou, Guangdong 516003

Abstract: The regulating valve application situation affects directly the quality of automatic control system. It

will produce

the vital role if the appropriate control rule and the parameter controls the regulating valve was used. This article elaborated systematically the effect and the partial technological transformation measure of Huizhou water supply corporation used both electrically operated and air operated regulating valves.

Key word: Electrically operated regulating valve, Air operated regulating valve, executive component, PLC, Automatic control system

一、概述

调节阀直接安装在水工艺管道上，是水厂自控系统的重要组成部分。调节阀也被称为自控系统的手足，它的耐用程度及动作灵敏与否，直接关系着自控系统的质量。实际工作及有关资料均表明，调节系统中70%左右的故障出自调节阀。因此，保证调节阀的准确运行，是关系自控系统能否正常运行的重要前提。

二、调节阀在水厂中的应用

惠州市自来水总公司现有三间水厂，工艺处理流程为常规的自来水工艺。三间水厂工艺中主要不同的是在过滤环节，河南岸水厂、桥东水厂采用的是普通快滤池，江北水厂采用的是V型滤池，滤池过滤完成过滤和反冲洗两个环节。普通快滤池采用单水反冲洗，阀门选用电动蝶阀；V型滤池采用气水混合反冲洗工艺，

阀门选用气动蝶阀。在水厂常规工艺中，最难控制的就是过滤环节，为了保证过滤的水量及水质，滤水的阀门需要满足开度可调节的要求。

1、电动调节阀的使用情况

桥东水厂是经老厂改造而来的，始建于1983年，1999年停产，2005年2月改造后重新投产，日产量为12万吨/日。全部净水工艺过程采用由计算机自动控制。桥东水厂的电动调节阀选用国产的电动调节比例阀。该阀门由电动执行器、阀体、控制三部份组成，一体化结构设计，集调节、伺服于一体，结构简单，接线方便。输入信号为4∽20mA模拟信号，控制电机正转、反转或停转，从而达到连续调节阀位开度，实现生产过程自动控制的目的。位置反馈信号输出4∽20mA模拟信号，用来监视阀门的开度。温度保护开关装在控制腔内，可以对电机进行过热保护。在实际控制调节阀门的过程中遇到了过不少问题，经过多次整改与完善，积累了一些使用的经验，供同行借鉴。

据了解，电动调节阀在自来水厂的过滤工艺中主要用于不频繁的调节，即在一定的开度下滤池达不到要求，就改为另一开度。而不是闭环控制中那种与给定值进行比较的反馈控制。我们在对桥东水厂滤池控制设计中，最初设想采用PID控制进行给定值的恒水位控制。控制原理图如图1：

图1 滤水控制原理图

首先将编制好的PID控制程序通过PLC对电动调节阀进行控制。没过多久阀门就不能动作了，后经厂家检查，发现电机功率及控制器部分达不到我厂的使用要求，更换配件后，阀门可正常使用。

使用一段时间后，发现阀门出现两种情况：

1）由于PID控制过于精确，电动调节阀的灵敏度又比较高，使用不久就发现电机线圈发热历害，这种情况很容易将执行器电机烧坏；

2）执行器的机械部分由于长时间频繁动作，造成齿牙磨损严重，不得不更换加工备件。

我们发现通过用PID控制电动阀门，过滤水量、水质是得到了保证，但调节阀却经常出现问题，调节阀使用的效果不太理想。解决的办法有两个：A、更换执行器和控制设备：由于阀门已经装好，大批量更换已不大可能，其次也不能保证其它品牌的设备就能应用的很好；B、更改PLC控制程序：在控制程序上进行适当调整，使调节阀能安全的运行。最初我们运用偏差控制方法，在程序设计时进行分段判断，水位每上

升100mm就进行开度调节，在使用过程中也是差强人意，经常水位得不到保证，也影响了过滤效果。后来在PLC执行PID程序中，加入计时器（时间可在电脑中设定），当计时时间到，将PID算出的控制值送给调节阀，此控制值在设定的计时时段内保持不变。下一次计时又将新的采样值送给调节阀，这样即能保证调节阀的正常使用，又能保证过滤的水质及滤池的水位，有很强的实用性。流程图见图2 ：

图2 阀门控制流程图

2、气动调节阀的使用情况

江北水厂于1999年9月投产，江北水厂采用的是气水反冲洗V型滤池，它具有出水水质好，运行周期长，反冲洗效果好和便于自动化管理的特点。滤池采用的是法国Amri的气动蝶阀，按类型可分为比例调节型的滤水阀和开关型的反冲洗水阀、反冲洗气阀、放气阀，它们具有响应时间短，气密性、调节性能优异的优点。经过五年的实践，我们逐渐了解、掌握气动蝶阀的性能、运行规律，并能因地制宜地从软、硬两方面对调节系统进行改造，取得了一定的经济效益和社会效益，保证了供水水质和水量。在这里主要阐述对气动比例调节阀的应用体会：

2．1 气动比例调节阀动作频率的整定

气动比例调节阀是由气动执行器、阀体、控制三部分组成，其输入控制信号为4∽20mA模拟信号，位置反馈信号输出4∽20mA模拟信号以便进行开度监视。其工作原理如下：首先由直动式电磁阀（先导阀）提供