水厂加氯设备自动控制调试

薛淋鐘，王 未，徐 强

（重庆中法供水有限公司，重庆 401120）

1 某水厂现状及加氯控制优化意义

重庆某水厂一、二期总规模日供水40 万吨，采用沉砂、高密度澄清、砂滤池、活性炭滤池+臭氧结合深度的处理工艺，如图1 所示。

图1 某水厂生产工艺流程

目前，该水厂使用带1450 型控制器的FX4000 加氯机，采用前加氯和后加氯两点投加方式。投加控制方式根据生产水量及出厂水余氯值，通过人工计算及个人经验在加氯机上手动操作调流阀调节投加量，具有一定的滞后性及较大偏差，人为因素影响大，影响供水安全。

在水厂消毒处理工艺中，加氯是水厂水质控制的重要环节。因此，优化加氯控制方式尤为重要。针对现有加氯设备，合理运用PLC、在线测量仪表，以及生产监控电脑，实现液氯根据水量、水质的自动投加，能够使出厂水余氯值在一个较小的设定范围内波动，对保障供水安全具有重大意义。

2 1450 型加氯机控制系统简介

1450 型控制器自动加氯有3 种投加模式。

（1）流量比例模式。流量比例加氯用于恒定氧化剂要求的流量变化水流，流量×投加量=阀门位置。

（2）余氯控制模式。余氯控制用于氧化剂需求量变化而水厂流量恒定的情况。余氯通过在时滞期结束时进行纠正，提供积分控制。

（3）复合环路控制模式。复合环路控制模式用于水厂流量和氧化剂需求量均变化的情况，兼具流量比例和余氯控制的优点。

3 水厂加氯自动控制调试

根据生产工艺要求和自动控制特点，该水厂加氯自动控制优化方式如图2 所示，前加氯采用流量比例控制模式投加，后加氯采用复合环路控制模式投加。

图2 水厂加氯控制方式

3.1 系统校准

3.1.1 真空度实验

通过手动调流阀调节，观察设备是否能够达到最大投加能力，稳定10 min 后若真空度下降到30 kPa 以下，此时需要检查水射器、负压管线、止回阀等，重新进行初始真空度试验。

3.1.2 机械校准

通过自动调节阀的电气手动开关进行阀门机械位置的调校。

（1）机械零位。调节阀门位置，观察浮子流量计开始升高并离开最底部时，然后关闭阀门约阀杆的1/16～1/8 转，这是阀门的底部挡块位置。

（2）满刻度调节。观察浮子流量计位置，调节阀门至要求的最大气体流量，顶部挡块以允许阀门在不足1/2 转时超过最大的设置。保证挡块不干扰阀门动作。这是阀门的满刻度挡块位置

（3）控制器流量信号和余氯信号。采用信号发生器产生4 mA、20 mA 电流信号，调整控制器依次对应零点旋钮和满量程调节旋钮。

（4）阀门信号和电流信号。阀门位置反馈零位调整，当自动阀触碰底部挡块时，浮子流量计在玻管最底部，没有跳动。加氯机控制器的Pos 参数位置为零，PLC 反馈投加量是0 kg/h，否则需要分别调整相应零点。同理，阀门位置反馈满量程调整。

3.2 参数整定

（1）前加氯比例控制参数设置。投加比参数Dos：根据滤后水水质、水温和出厂水余氯参数等，通过化验中心试验综合确定。

（2）后加氯复合控制参数设置：①投加比参数Dos：同前加氯比例控制参数设置；②余氯设定点Spt：满足生产工艺要求的清水池余氯；③固定时滞（Fix）T：根据溶液和分析器取样管线的长度调整；④积分Int：根据自动控制原理，积分一般先设置为25%，然后生成一次系统扰乱，观察记录器的控制活动，时间为最少3 个时滞期。调整积分，直至对应余氯设定点出现2 个增量或一期过调量的响应。在这个过程中，采取对应的调整积分措施，达到“稳定、准确、快速”的控制要求。

（3）根据水厂实际情况，清水池余氯设定值Spt=1.0（±0.1）mg/L，控制器参数的设置，以及在不同积分Int 值设定值时，控制系统响应情况如图3 所示。

经过对比不同的积分，发现积分值设置为23%Int 时，整个控制系统是可接受的响应。余氯能够稳定、准确、快速投加，能够达到要求的余氯值，满足生产工艺要求。

3.3 调试运行效果

经过2 个月的生产运行效果观察，在复合控制模式中，流量比例控制能够快速使阀门位置响应流量的变化，进行加氯投加量的快速跟随。余氯控制信号纠正流量比例控制信号，在每次时滞期结束时进行纠正，从而消除偏差，实现精准投加。流量信号调谐良好的情况下，初始投加量更加接近需要加氯投加量时，复合模式最有效果。

4 结论

通过对加氯机设备进行差压调节器的清洗维护，信号校准，阀门位置，投加能力的反馈校准，以及结合生产工艺要求和自动控制的基本原理进行参数的设置整定。目前，水厂加氯系统完全实现自动控制，在值班室的生产监控电脑能够监视余氯值和投加量等参数。当水厂流量变化时，不再需要去现场进行手动操作，由加氯机自动调节加氯量，极大改善了生产运行人员的工作强度，而且调整精准，不需要人为干预，对保障水质也有一定意义。

图3 控制系统响应情况