双阀滤池的全自动运行

陈健
（蚌埠市供水有限公司，安徽 蚌埠 233000）

　　摘　要：根据蚌埠市三水厂双阀滤池自动控制系统改造和运行的探索经验，介绍了自控系统设计、改造的方法、特点和控制方式，指出真空系统的改进是成功的关键。
　　关键词：给水处理；双阀滤池；电磁阀；真空罐；自动控制
　　中图分类号：TU991.6
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455（2001）02-0042-03

　　蚌埠市三水厂一、二期滤池为双阀滤池（20×10⁴m³／d），虽然原设计具有程序集中自动控制方式，但在实际运行中由于真空管路上的电磁阀。
　　真空管路进水、电动阀的执行机构等内在问题，多年来经过努力和探索，仍不能达到设计标准，无法实现全自动化运行。在总结和分析实际存在的问题的基础上，对双阀滤池进行了改造。改造后的滤池自动控制系统运行稳定可靠。在此，对双阀滤池的全自动化运行控制作简要介绍。

1 双阀滤池所存在的问题及原因分析

1.1 真空系统的问题
　　滤池的设计形式为虹吸进排水型双阀滤池，反冲洗采用容积为600m³的高位水池，设有两台14SA－10E水塔泵；进排水控制采用虹吸管道，虹吸管路由真空系统控制，真空系统包括真空泵、真空管路、电磁阀、电接点真空表等；滤后水控制采用DN600电动闸门，冲洗水控制采用DN800电动闸阀；水头损失显示采用隔膜压差变送器；运行方式为程序柜集中自动控制或手动控制。所存在的问题主要有以下几方面：
　　①电磁间关闭不严、漏气。最初选用的为先导式电磁阀，其工作原理为：电磁间通电提起内部辅阀，由于辅间先行开启，破坏了管路的真空，减少并抵消了问塞两端压差，并带动阀塞，使问塞完全开启。当电磁阀失电时，失去电磁力，铁心及阀塞等靠 自重下落、关闭。同时，管路中真空度下降，或介质通过问塞侧面小孔进入间塞内部，传递压力，使问塞紧紧地压在间口上，达到严密关闭的目的。但在实际使用中，真空管路中的真空值较低，阀塞上、下压差较小，仅靠铁心和阀塞的自重，不能完全关闭阀塞，造成电磁阀漏气。后来又选用了直动式电磁阀，其工作原理为：电磁线圈通电形成磁力克服弹簧的弹力，直接提起阀杆将阀塞打开。失电时，靠弹簧张 力和阀塞自重自然关闭。但由于电磁间使用过一段时间后弹簧的弹性变小、出现锈蚀等问题，也不能完全关闭阀塞，同时出现漏气现象。
　　②真空管路易进水，冬天结冻阻塞真空管路。由于虹吸管上电接点真空表的上限临界值不易调准，有时在虹吸形成后，电接点真空表末达到临界值，仍不动作，则真空泵继续运行，就会把虹吸管内的水抽人真空管路中。
　　③国产SZB型真空泵效率低，抽真空时间长。
1.2 电动阀门的问题
　　电动间无法随时调整滤池出水量。滤池的进出水平衡是靠清水电动阀的开启度来控制的，但电动问头的执行机构元件不可靠，不能保证阀门每次的开关量，滤池的进出水也就无法控制平衡。
1.3 塔泵开启频繁问题
　　塔泵开启频繁，不利于控制。因水塔不能连续冲洗，在冲洗完每格滤池后，水塔泵启动向水塔补给水，待水塔打满便要停泵，等待冲洗。这样水塔泵就会频繁地开停。同时也使冲洗环节复杂化，不利于自控。
1.4 自动控制系统的问题
　　自控过程不完善，缺少必备的监测仪器、仪表。滤池水位控制计、滤后水浊度仪及冲洗、过滤的监视仪等均没有设置。

2 滤池改造的设备配置及选型

　　针对上述问题，我们首先采取了如下改造措施：
2.1 真空系统
　　①将原有国产电磁阀改为适用于真空系统的德国产GSR电磁阀，进水虹吸管采用两只DN25常闭阀，排水虹吸设有两只DN40电磁阀，一只常开一只常闭（如图1所示）。

　　②用音又开关替代电接点真空表以防真空管路进水。
　　③用德国产V130型真空泵替代原SZB型真空泵。
2.2 设置滤池水位计
　　由水位计控制滤前水位，水位信号可以随时反馈给PLC自控系统。
2.3 选用可调式电动碟阀
　　用作清水阀，PLC自控系统根据水位信号可以随时控制该阀的开关量，调整滤池进出水量的平衡。
2.4 安装滤后水浊度仪
　　除了用时间控制冲洗外，滤后水浊度也作为控制滤池冲洗的条件，浊度仪的型号为（CUS1／CUA120型）。
2.5 改变冲洗方式
　　冲洗方式由水塔冲洗改为水泵直接冲洗。冲洗泵采用德国EMU潜水泵，保证了冲洗水量和滤池冲洗质量。冲洗间选用通用型电动碟阀，阀门关闭严密，避免了阀门漏水对冲洗强度的影响。

3 调试中出现的问题及解决措施

3.1 出现的新问题
　　设备改造安装完成后，在调试过程中我们发现GSR电磁阀出现了新问题：
　　①进水虹吸管上的常闻电磁阀断电后关闭不严。原因是由于进水虹吸形成后，音叉开关动作将信号传给PLC自控系统，控制关电磁阀停真空泵，此时电磁间与虹吸管连接端为负压，与真空管路连接的另一端为正压，这样，电磁阀橡胶隔膜两端就形成了一个反向的压差，顶起隔膜，造成隔膜片关闭不严，进水虹吸破坏，滤池不能正常连续进水。
　　②排水虹吸管真空形成后，音叉开关反复动作。经测试发现主要原因是排水虹吸真空形成后，排出的冲洗废水中夹有大量气体。音叉开关探头时而接触到水，时而接触到空气，就会不断地把信号传给PLC，PLC根据信号控制电磁阀时而开、时而关，造成控制不稳定。
　　③排水虹吸形成的同时，拉动了进水虹吸，把滤前水与冲洗废水一起排走。原因是：由于排水虹吸管的进水端与进水虹吸管的出水端淹没在同一水位下。当排水虹吸形成时，其进水端即进水虹吸出水端的水位迅速下降，使进水虹吸也及时形成了，则排水虹吸管就会把滤池进水与冲洗废水同时排走。
3.2 解决措施
　　为解决上述问题，需对整个真空系统重新设计，使真空度始终保持＞0.05 MPa的状态，措施如下：①由于真空系统改造初始没有设置真空罐，真空系统无法正常运行。考虑到电磁阀的动作要求和大虹吸形成所必须具备的真空抽气量，经计算确定真空罐容积为2.5m³。根据两组滤池共用一套抽真空装置，同时为避免真空罐进水至真空泵内损坏真空泵，我们把真空罐进行了串、并联组合连接，在与真空管路直接联接的罐上设有水位报警装置和排放水口，在与真空泵最先联接的一个罐上装有真空压力表控制真空的上下限值，并在真空罐与真空泵之间的管路上再设置一只GSR常闭电磁阀，为确保正常运行，我们将该阀的线圈拆掉，反向安装，在真空泵启动运行时，电磁阀可以自行开启；在真空泵停止运行时，靠阀两端的正向压差将阀关闭，即将该间作为单向间来使用。这样，从真空泵到虹吸管之间就形成了一套完整的真空系统，从而保证了大小虹吸管上GSR电磁阀的正常使用（如图2所示）。

　　②为了克服大虹吸所产生的气囊影响，我们将大虹吸上的音叉开关改为电接点真空表，上限调整值为真空度0.018MPa，便可满足正常使用。
　　③进水虹吸管的出水端与排水虹吸管的进水端之间设置一道挡水堰，防止排水虹吸形成时对进水虹吸管产生影响，避免同时形成进水虹吸（如图3所示）。

　　上述各方法，基本解决了双阀滤池真空系统自控所出现的新问题，也是双阀滤池自控的关键所在。

4 结语

　　通过一段时间的使用，双阀滤池全自动化运行良好。滤后水水质稳定。冲洗强度有保证。杜绝了水漫滤池、滤池滤空等现象。减轻了操作人员的劳动强度。生产运行说明，只要做好真空系统改造，搞好设备选型，双阀滤池完全可以达到像V型滤池一样的高度自动化。因此，双阀滤池的自控运行具有很强的推广价值。

　　作者简介： 陈健（1950－），男，现任蚌埠市供水有限公司副总经理，联系电话：（0552）4015531－7040。