自动化检测仪表在自来水厂中的应用分析

胡博

摘 要：自来水是指通过自来水处理厂净化、消毒后生产出来的符合国家饮用水标准的供人们生活、生产使用的水。它主要通过水厂的取水泵站汲取江河湖泊及地下水，地表水不可能是矿泉水。地下水如果水质好并含有大量的有益元素可以用于生产矿泉水。并经过沉淀、消毒、过滤等工艺流程，最后通过配水泵站输送到各个用户。

关键词：自动化；检测仪表；自来水厂；应用分析

1 引言

在工业生产中，随着自动化检测技术的不断发展，自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，得到了广泛应用并备受关注。自动化检测仪表是自动控制系统中关键的子系统之一，一般由传感器、变送器、显示器三个部分组成。传感器是将被测物理量转换成便于处理的模拟电信号；变送器是将传感器所输出的模拟信号转变为4mA～20mA的电流信号，并送到可编程控器（PLC）中；而显示器是将测量结果直观地显示出来，提供结果。这三部分有机地结合在一起，缺少其中的任何一部分，都不能称为完整的仪表。

2 自来水厂工艺简介

图1为自来水厂的一般工艺流程图，从江河湖泊中抽取的原水进入取水泵房，经过前加氯过程，投加混凝剂和苛性钠，再经过混合器后投加絮凝剂。经过折板絮凝池和平流沉淀池后，沉淀的污泥通过回收水池外排，较大的颗粒会附着到折板的底层，经过沉淀后的水质更加洁净，再经过V型滤池进行过滤，加入氯剂进行消毒后开始加压供水，在清水池中加氨和苛性钠后进入一级泵站，很多情况下还需要经过二次加压和消毒后再进入供水管网。自来水厂日常工作中，涉及大量自动化检测仪表。原水管道中使用流量计进行流量测量，进入恒压调节井后需使用液位计、原水浊度仪、PH仪进行测量，在静态混合器中需使用流量计，沉淀过程中需要使用沉淀后浊度仪、PH仪来确认沉淀程度，过滤时要使用液位仪、水头压力表、滤池出水浊度仪、流量计、余氯仪等仪表，进入净水蓄水池后，使用液位计测量，最后进入送水泵站，使用压力计、流量计、净水浊度仪、净水余氯仪、净水PH仪等一系列仪表进行最后测量，最终进入供水管网。

3 自来水厂主要检测项目

3.1 液位检测

液位是自来水厂检测的重要参数，液位检测的方法也多种多样，包括浮力式、静压式、电气式、声波式等，目前自来水厂液位检测内容包括附近河流的水位、吸水井水位、沉淀池水位、流量池水位等。

3.2 流量检测

自来水厂的进出口流量是供水行业水计量的关键参数，对产水量统计、产水成本计算、管网漏损和能源损耗计算有重要意义。流量测量根据水的洁净程度、流量工况、测量范围、可靠性要求、精确度要求等不同，而选择不同的测量仪表。

3.3 浊度检测

浊度是反映水中悬浮物的重要指标，包括泥沙、黏土、藻类、有机物质等的含量，是重要的水质参数。通过浊度检测来分析原水经过沉淀、过滤、消毒等一系列过程后，水质是否达标。包括原水的浊度、水质过滤后水的浊度、返回水浊度等。

3.4 余氯检测

余氯检测是自来水厂检测的重要指标，反映出经过加氯消毒半小时后水中尚存的氯含量，以确保其杀菌能力，包括过滤分站、送水泵站都要对余氯进行监测。

3.5 PH检测

PH值对水质变化、微生物繁殖、腐蚀性等又有着重要影响，PH是水化学中的重要检测项目，按照我国的《生活饮用水卫生规范》规定，自来水厂最终供水的PH值应在6.5～8.5范围内。在自来水厂的进水泵房、加氯加药分站、送水泵房分站等处都需要进行PH值检测。

4 自动化检测仪表在自来水厂中的应用

4.1 液位计

液位计是自来水厂最常用的自动化检测仪表，常见的液位计有投入式液位计和超声波液位计等。其中，投入式液位计是利用液体静压与高度成比例的原理，通过先进的传感元件将静压转换为电信号，可以直接投入液体中；超声波液位计由一对发射和接收换能器组成，发射换能器对液面发射超声波，接收换能器负责接收，通过二者之间发射与接收的时间差来确定液位，超声波测液位不受液体的粘度和密度影响，但价格相对较贵。

4.2 流量计

常见的流量计包括电磁流量计和超声流量计等。其中，电磁流量计包括传感器和转换器两大部分，利用法拉第电磁感应定律，测量液体磁场产生的与被测流体平均流速V相对应的电压，以进行水量、加矾量等流量参数的计量。超声流量计量的方法较多，包括时差法、多普勒法等，在实际应用中以时差法最常见，在测量管道上安装两个换能器，通过测量管道从发射到接收的时间差而测量出水的流量，在实际应用中，超声流量计量应该注意传感器的安装误差，并及时进行管道内壁除垢。

4.3 浊度计

浊度计是测量水体浑浊度的检测仪表，浊度计包括目视浊度仪和光电浊度仪两大类，当平行光在液体中传播时，如果液体中没有悬浮颗粒，则平行光就不会改变方向，一旦有悬浮颗粒存在时，就会形成散射和折射，光电浊度计是利用入射光、透射光、散射光比值与水浊度的关系来进行测量的。浊度计按照设计原理不同又可分为透射光浊度仪和散射光浊度仪。浊度计发出光线，并通过被测液体，再检测浊度计发出的光线中有多少被水中的颗粒物所散射，将平行光进行样品分析，成为透过光和散射光，同时将相应的光信号经过电路放大处理，并根据比例来计算液体的浊度。

4.4 余氯分析仪

余氯是水中余留的游离性氯和结合性氯的總称，余氯分析仪用来测量处理后水中的游离余氯，余氯分析仪原理包括渗透膜和比色法等。以美国HACH的CL17余氯仪为例，通过DPD比色方法来进行余氯分析，将指示剂与缓冲剂加入采样水中，发生反应后产生的红色的颜色深浅与余氯浓度成正比，经过光度测量转换，即可计算出余氯浓度。

4.5 PH分析仪

原水的PH值一般波动较大，且受当地的地质条件影响而各有不同，为了满足生活用水的PH值要求，自来水厂需要进行PH值的检测，PH值在6.5～8.5范围内的自来水才能进入供水管网。PH分析仪使用氧化还原电极的方法来检验水中的酸碱度，某些特殊场合也应用ISFET（场效应）或陶瓷透析膜原理来进行PH测量，目前常用的PH值测量的自动化仪表有美国GLI公司P53系列PH分析仪等，随着检测技术的发展，智能化在在线连续监测仪也不断投入使用。

5 结语

随着我国国民经济的发展，人民生活水平不断提高，居民供水安全日益受到重视。自动化检测仪表是自来水厂生产中应用最直接的检测设备，特别是各种在线水质检测仪，通过有效的检测和监控，能够科学地指导生产、降低能耗、确保水质安全，被称为自来水厂自动化工作的“眼睛”。

参考文献：

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