自动制造检测调整消毒液投加系统在铁路给水中的应用

谷明川

(北京铁路局石家庄供电段，河北 石家庄 050000)

石家庄供电段担负着石太线石家庄至阳泉、石太客专石家庄至太原、石德线石家庄至德州、京九线黄村至临西、京广线松林店至柏庄、邯长线邯郸至长治、津霸线天津至霸州共两千多公里铁路沿线站的生产、生活供水任务，共有给水站86个，扬水设备182套，消毒设备40多套，消毒投加设备50多套。因大部分泵房是无人值班，消毒水质检测只能由值班人员在巡检时(小站每月巡检一次)人工用比色计在水泵出口检测出口水含氯量，发现不合格时人工调整投加量。因消毒液本身有毒，投加多了对人体有害，投加少了起不到消毒作用，并且消毒液的浓度随存放时间的延长而降低，且扬水设备中已大量采用变频供水技术，变频供水系统扬水量是随时变化的，在此系统中用人工检测、调整水泵出口消毒液投加量，无法保证消毒水质量。

为了适应变频供水扬水量变化和消毒液浓度变化等情况，铁路给水迫切需要一套更为科学的实时自动检测水泵出口水含氯量，并根据含氯量变化，随时自动调整消毒液投加量的控制系统，确保消毒水质实时合格，保证供水水质安全。为此，我们研究采用了自动制造检测调整消毒液投加系统，本文对此进行了总结。

1 系统组成

“自动制造检测调整消毒液投加系统”是实现实时自动检测水泵出口水含氯量，并根据出口水含氯量变化，随时自动调整消毒液投加量的控制装置。它采用国际先进的余氯在线仪，实时自动检测水泵出口水含氯量，把余氯含量的浓度信号转换成电信号，送给控制系统的可编程控制器(PLC)，由PLC控制变频计量泵，随时调整消毒液投加量，循环往复，使水泵出口水含氯量始终保持在合格范围内，提高消毒水质量，保证供水水质安全。

系统由二氧化氯发生器、可编程控制器(PLC)、计量泵、控制器、余氯在线仪等组成。如图1所示。

2 工作原理

2.1 余氯在线仪工作原理

余氯在线仪的余氯传感器(CLE)是外被薄膜的有两个电极的电流计式传感器，金阴极是工作电极，而氯化银作为对应的阳极探头与控制器连接以后，就有一个固定极性的电压送到电极，次氯酸透入薄膜要抵消电极的极性，所产生的电流流动抵消极性电流在恒定条件下与次氯酸的浓度呈正比，由传感器的电子电路转换成标准的输出信号4～20 mA。

图1 消毒设备示意图

2.2 化学法二氧化氯发生器及消毒液投加工作原理

化学法二氧化氯发生器，设高压反应釜，用变频计量泵把盐酸和氯酸钠溶液按比例注入高压反应釜中，二者在反应釜中反应生成二氧化氯，其化学反应原理:NaClO3+2HCl→ClO2+1/2Cl2+NaCl+H2O

利用变频计量泵的压力在注入高压反应釜原料的同时，把高压反应釜中已经生成的二氧化氯消毒液压入扬水管中。此设备第一次使用必须先工作30 min，将高压反应釜中制满二氧化氯后，方可进行水质消毒工作。

2.3 系统工作原理

通过余氯在线仪把水泵出口水余氯含量的浓度信号转变成4～20 mA标准电信号，实时提供给控制系统PLC，PLC根据余氯含量大小自动调整变频计量泵进入高压反应釜的原料投加量，进而控制二氧化氯发生器制液量及高压反应釜出口消毒液投加量，循环往复，使消毒液投加量始终保持在合格之内。控制器现场显示余氯值，同时传输给值班室触摸屏和给水集控室监控计算机，实现自动化远程监控。图2为电路控制示意图。

图2 电路控制示意图

3 系统功能

(1)自动制造消毒液:投加好氯酸钠溶液和盐酸后自动制造消毒液，可根据消毒水量大小和巡检时间选定原料桶大小，实现无人自动化消毒。

(2)自动投加消毒液，与扬水泵联动实现自动投加消毒液。

(3)出口水含氯量自动检测，用余氯在线仪实现出口水含氯量实时自动检测。

(4)由PLC控制根据检测的出口水含氯量自动调整消毒原料投加量，从而控制二氧化氯发生器制液量，即消毒液投加量。

(5)出口水含氯量在现场实时显示。

(6)出口水含氯量在值班室触摸屏实时显示。

(7)出口水含氯量在给水集控室微机上实时显示。

(8)原料缺少报警停机。

4 该系统在石家庄铁路给水中的应用

4.1 设备组成

石家庄客站加压供水系统，采用无塔变频技术供水，由1台变频设备控制4台水泵运行，其扬水量和来水量是随时变化的。为了保证消毒水质量，研究采用了自动制造检测调整消毒液投加设备，其中:消毒发生器采用石家庄星岛环保设备有限公司生产的XD-150F型二氧化氯发生器，余氯在线仪采用德国普罗明特公司的CLE3-mA-2PPm余氯电极，投加泵采用德国普罗明特公司的conc0703tp1000a200计量泵，可编程控制器采用台湾台达 PLC，控制器采用德国普罗明特公司DULCOMETER®D2C型控制器。由上述主要设备组成的自动制造、自动投加消毒液，实时检测出口水含氯量、根据出口水含氯量自动调整消毒液投加量设备在石家庄客站加压供水系统安装使用。

其二氧化氯发生器、消毒液投加及自动调整投加量设备安装在给水所消毒间中，余氯在线检测电极安装在消毒设备附近墙上，消毒液投加点设在了地下泵房4台泵的扬水管总出口，并在消毒液投加点后安装DN200水表1个，加快消毒液与水的混合。把余氯电极取样点设在地下泵房扬水管出口距消毒液投加点20 m远的扬水管上，取样点与余氯电极用管路连接，检测后的水样水通过管路回到水池中，节约水资源。余氯电极与消毒液控制投加设备用电线连接。消毒液投加设备与消毒液投加点用管路连接，余氯现场显示仪表安装在消毒设备中，方便监视。

4.2 运行方式

按1 kg氯酸钠加2.6 kg水配制氯酸钠溶液与28% ～31%盐酸分别投加满原料桶，根据该供水系统供水量和国标规定消毒出口水含氯量大于0.3 mg/L，末梢水含氯量大于0.05 mg/L要求，把盐酸计量泵设在30，把氯酸钠计量泵设在28，开机运行，值班室现场余氯仪表显示出口水含氯量在0.18～0.5 mg/L之间变化，距给水所3 km远的保晋南街检修车间和客车栓管网末梢水含氯量在0.05～0.08 mg/L之间变化，实时达到国标要求。

4.3 投资情况及运行成本

该工程投资7万元，系统建成使用后，既保证了消毒水质量，又节约了人力，提高了工作效率，做到了安全优质供水。

运行成本:1.5 L盐酸 +1 L氯酸钠溶液 = 100 g二氧化氯=263 g有效氯，消毒263 m3水。按盐酸3元/L，氯酸钠7元/kg计算，则消毒成本为0.025元/m3。

4.4 运行情况

该设备自2009年7月15日在石家庄客站给水所安装调试成功并投入使用以来，未发生故障，证明该设备性能稳定，使用可靠稳定，能自动制造、自动投加消毒液、自动检测出口水含氯量，并根据检测的含氯量结果自动调整消毒液投加量，使管网末梢水含氯量始终保持在合格范围之内，并能在值班室触摸屏和给水集控室监控计算机观察出口水含氯量实时数据，其含氯量数据与现场数据一致，准确无误。

5 结束语

自动制造检测调整消毒液投加设备特别适合铁路给水点多线长，尤其是变频供水扬水量随时变化的特点，它在铁路给水中的应用，其性能日臻成熟。将其大量推广应用必将产生良好的效益，给提高消毒水质量，保证水质安全，提高劳动生产率和给水自动化管理水平创造条件。