水质自动监测系统常见故障及解决方法

梁 琳，张思禹，高 嵩

（松辽委水文局黑龙江中游水文水资源中心，黑龙江佳木斯156400）

0 引言

随着我国社会的高速发展，水资源问题日益突出，其中水环境恶化，即水污染问题是最主要的，也是最重要的问题。在此背景下，水质监测工作的开展变得尤为重要。

水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。以地表水为例，传统检测水质的方式主要是依据SL 187-96《水质采样技术规程》、SL 219-2013《水环境监测规范》等标准规定，人工现场采集水样，将按标准规定方法存储的水样送至实验室分析检测。此方式流程复杂，且导致产生误差的环节和因素有很多。相比之下，水质自动监测系统不仅能避免以上的问题，还能更加及时地发现水质的变化，进而为上级主管部门及相关部门提供可靠的数据支撑。下文以黑龙江干流中游段太平沟水质自动监测站（太平沟水站）为例，结合多年运行、维护及管理经验，对水质自动监测系统在使用过程中发现的常见故障进行分析，并提出相应解决方法，以供广大水质自动监测站工作者及运维者参考。

1 水质自动监测系统组成

水质自动监测系统是以在线自动分析仪器为核心，运用现代自动监测技术、自动控制技术、计算机应用技术，以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测系统。

以太平沟水站为例，该水站2011 年建设完成，至今已运行了9 年，位于黑龙江省萝北县太平沟乡兴东村，黑龙江干流中游段，与太平沟水文站位于同一地点，采样点与水文测验断面重合。

太平沟水站采用的是SENTECH 水质自动监测系统，该系统包括采水单元，配水及预处理单元，分析单元，控制单元，数据采集及传输单元，辅助单元等。

2 系统常见故障

2.1 采水单元

采水单元包括采水泵、采水头、采水管路、电磁阀、供电电缆及安装结构部分。太平沟水站生产用房到采水头水平距离为80 m，取水落差为45 m，确定采水方式为井下式自吸泵，水站站房与采水头之间建有一处防水泵井。通过多年的运行，该单元中水泵、采水头、管路易出现故障。水泵开关会跳闸，水泵取不上水，采水头极易堵塞，管路漏水、破损、冬季温度过低容易冻裂。

2.2 配水及预处理单元

配水及预处理单元由配水系统、水样预处理系统、清洗系统组成,系统管路采用的是串联方式、模块化设计。其中配水系统易出现沉降装置溢流的现象，水样预处理系统易出现过滤器堵塞、供水管路漏水的现象，对于清洗系统，当供电电压不稳或者不足的时候，容易出现增压泵不工作的情况。

2.3 分析单元

太平沟水质自动监测站分析单元具体仪器见表1。

表1 太平沟水质自动监测站监测项目和监测仪器明细表

2.3.1 五参数在线分析仪

1）pH 电极

WTW公司MIQ182 pH电极由保护罩、温度探头、电极、电极夹座及电极杆组成。经过多年的运行，常见的故障主要为无测试值，系统不能正常校正，电极使用超过13个月左右以后测量数值偏高。

2）溶解氧电极

WTW 公司MIQ182 pH 电极由保护罩、WP600 薄膜、电极单元（金工作电极、银计数电极、参比电极）、电极杆组成。常见的故障有电解液耗尽、薄膜头破损、测量数值偏高等。

2.3.2 氨氮总磷在线分析仪

WTW 公司TRASCON 氨氮总磷在线分析仪氨氮部分发生故障的情况基本可划分为模块故障、主机故障和水泵控制板故障。仪器设备经过多年运行，模块故障在日常维护过程中经常会碰到，该故障体现在仪器界面会显示为校正失败、管路阻塞等提示。

WTW 公司TRASCON 氨氮总磷在线分析仪总磷部分很稳定，多年运行，大部分故障问题集中在试剂和管路上，表现形式主要为校正失败、管路阻塞、进样失败等。

2.3.3 总有机碳分析仪

岛津（苏州）公司TOC 4100 总有机碳分析仪为精密仪器，设定操作错误或装置发生异常时，故障信息将会显示在仪器界面上，常见故障有8 通阀故障、注射器动作故障、监测值为0 等情况。

2.3.4 高锰酸盐指数在线分析仪

美国哈希公司COD-203A 仪器报警分为报警L 和报警H，出现L 报警，不会影响下次测定，H 报警则会导致仪器停止运行。常见报警有零校对报警、标准校对报警、终点检知异常/ORP 异常、水样计量异常、稀释水计量异常。

3 解决方法

3.1 采水单元

针对水泵跳闸故障的解决方案是检测线阻，排查故障点并将其修复，针对水泵取不上水，需要仔细分析情况，从而寻找相应的解决方案：若是由于跳闸引起的故障，需排除跳闸原因；若是开启水泵时水泵叶轮时转时不转，需检查下水泵；如果无法修复，需更换新的水泵。针对采水管路及管头故障问题，解决方案为寻找并修复破损处、紧固接头、优化固定方式。降温前检查保温层，必要时增加伴热带。

3.2 配水及预处理单元

沉降装置溢流有可能是满水信号异常或阀体关闭异常所导致，可检查满水信号设施及线路、检查阀体关闭功能。应特别注意的是，对于新建的站房，在设计时应务必充分考虑若发生溢流情况，排水通道的设计问题。针对过滤器堵塞、供水管路漏水等故障，解决方案为定期检查清洗，每次连接接头完毕后，务必通水确认。可以通过检查电压、更换增压泵等方式解决增压泵不工作的问题。

3.3 分析单元

3.3.1 五参数在线分析仪

1）当pH 电极出现无测试值情况时，可先用pH 缓冲液对电极进行校正，可根据实际情况选择一点校正或两点校正，若系统不能正常校正，则需更换pH 电极。太平沟水站pH 电极平均更换周期在10～13 个月，因监测水质情况不同，各水站维护和更换pH 电极的周期不同，工作人员可结合本站实际情况，配备耗材。

2）定期检查电极电解液及膜头情况，及时填充电解液、更换膜头。如遇测量数值偏高，先分析确定是由于电极未完全极化所导致，还是电极长时间未校正导致数值过高，再选择相应解决方法：1 h 充分极化或校正。

3.3.2 氨氮总磷在线分析仪

1）针对仪器校正失败，应先排查管路是否漏气，管路和T 接头是否有阻塞，各个药品进样和排空程序执行是否顺畅。若以上环节均无问题，维护人员需进入工程师菜单，查看相关参数值，确定具体原因。

以氨氮模块操作菜单为例，用户可进入Display calibration data 菜单下查看当前的校正记录。系统对校正后得到的数据有如下要求：U0的值必须在-150～50 mV；校正电位Ua>Ub，且Ua-Ub的值须大于20 mV；仪器读取是10 个连续的测量电位值，其之间电位偏移须小于1 mV；Ua和Ub的值必须在-350～50 mV；Srel必须在0.75～1.20。若上述任一条件不满足，系统将会自动进入STOP 状态，仪器上显示Fault calibration。总磷模块操作菜单与氨氮相似，不同点在于二者参数设置不同。例：Ua=-380 mV，Ub=-385 mV，Srel= 0.01，膜头破损,需更换新的膜头。当遇到Ua和Ub都是极大的负数值，且两者值相差不多时，必须更换膜头。确定故障原因后，采取相应解决方案，填充药品、更换管路等。

2）如遇管路阻塞，更换相应管路即可。

3.3.3 总有机碳分析仪

针对8 通阀故障，先检查试样和稀释水是否被切断、是否设定好阀门保养操作的时间，上述因素排查完成后，故障仍未排除，则需联系厂家工程师维修。如果监测值为0，则需仔细检查整体流路中的各个环节，如氮气、加湿器和洗涤器中的纯水是否耗尽，采样管是否阻塞，酸桶是否缺酸等。

3.3.4 高锰酸盐指数在线分析仪

太平沟水站高锰酸盐指数在线分析仪故障原因大多与自来水水质、所配制药品浓度错误、试剂系数调的过高或过低、试剂管路堵塞、无参比电极电解液、测量电极损坏、无自来水或压力不足、活性炭过滤堵塞、管路或计量杯密封达不到要求等情况有关，需结合仪器实际情况确定具体原因，从而找到相应的解决方法。

4 维护建议

为了确保水质自动监测所获得的水质数据准确，需要保证水质站的连续运行。因此，除去日常的养护维修以外，应采用定期全面维修、不定期针对性维修与三方厂家维修维护相结合的方式开展水站的维护。目前，太平沟水站采用的就是这种方式。定期全面维修可以提前发现仪器设备中可能存在的问题，减少出现问题次数，延长设备的使用寿命。不定期针对性维修是对已发生故障的仪器设备进行检修，此维修过程需保证备件齐全，利用备件来对出现问题的部分进行更换。

5 结语

水质自动监测系统是一个复杂、特殊的系统，其维护工作更是一项综合性、技术性较强的工作，这就要求工作人员熟知各个环节，在平时的工作中不断摸索，总结经验，确保水质自动监测系统运行稳定，监测数据准确，真正发挥水质自动监测系统的预警监视作用。