V 型濾池濾后水調(diào)節(jié)閥技術(shù)

  晉城市自來水公司二水廠采用法國得利滿公司 V 型濾池，于 2001 年 9 月正式投入使用。濾池共有 4 個相同的過濾單元，每個過濾單元主要配置有 6 個閥門，分別是進水閥、排水閥、濾后水調(diào)節(jié)閥、反沖洗進水閥、反沖洗進氣閥、排氣閥，均為由 PLC 控制的氣動閥門。濾池設(shè)計總凈化能力為 50000t/d，自動化程度高，運行可靠，可實現(xiàn)無人值守運行。

     1 問題的提出

二水廠為常規(guī)水處理工藝，水源采用市區(qū)東南郭壁泉水，源水三級提水后，分別經(jīng) 12km 長干渠和 3km長 2×DN500 球墨鑄鐵管自流進廠，渠與管設(shè)有連接池，連接池與水廠高差 60m。源水水質(zhì)較好，為低溫低濁泉水；二水廠供電電源為單電源，這條線路用戶多，供電可靠率差，廠內(nèi)自備發(fā)電機組。V 型濾池在設(shè)計上有一個特點，即供電系統(tǒng)停電時，所有閥門均會自動關(guān)閉，濾池停止工作。這種設(shè)計有益于保證濾后水水質(zhì)安全，也就是當(dāng)系統(tǒng)有故障不能保證濾池恒水位過濾時，關(guān)閉所有閥門，保證不經(jīng)正常過濾的水不能通過濾后水調(diào)節(jié)閥流入清水池。但是這種設(shè)計從二水廠實際運行情況來看，也存在一些問題，如從濾池設(shè)備安全運行角度看，存在極大的安全隱患 ；當(dāng)濾池停電后由于人員不能及時處理會造成一定的水資源漏失。分析如下 ：當(dāng)系統(tǒng)停電后，所有濾池停止工作，濾后水出水閥也全部關(guān)閉，而此時源水仍源源不斷地流入水廠，若在 2min 內(nèi)無人處理，便會溢池。若進廠水量較小，排水系統(tǒng)正常，溢出的水量會經(jīng)排水通道進入市政排污 ；但是在進廠水量大、排水系統(tǒng)有淤堵的情況下，溢水便可能把一樓的鼓風(fēng)機工房和負一樓的反沖洗泵房淹沒，造成重大設(shè)備事故。從水廠崗位設(shè)置及職責(zé)情況來看，濾池為無人值守，當(dāng)水廠停電后，運行電工（每班 1 名）負責(zé)手動開啟濾后水出水閥，減少溢水量 ；并且運行電工還負責(zé)開啟發(fā)電機組，盡量實現(xiàn)在短時間內(nèi)發(fā)電恢復(fù)供水。從最短實際操作時間來看，處理濾池故障需要 10min ；開啟發(fā)電機預(yù)熱到開泵供水需要 30min。從減少溢水量的角度來看，需要先處理濾池故障 ；從保障供水角度來看，需要先發(fā)電，這是一個尖銳的矛盾。

       2 解決思路

無論從保證設(shè)備安全運行還是減少水資源的漏損來看，當(dāng)系統(tǒng)停電后，若能自動把濾后水出水閥打開，而不是原設(shè)計的自動關(guān)閉，避免濾池溢池，也可使運行電工能騰出時間開啟和監(jiān)管發(fā)電機的運行。當(dāng)恢復(fù)供電后，濾池能按原設(shè)計運行。當(dāng)系統(tǒng)停電后自動把濾后水出水閥打開，原設(shè)計的濾池恒水位過濾便不存在，這樣會不會對濾后水水質(zhì)造成影響，從歷年水廠運行及水源水質(zhì)情況來看，對水質(zhì)影響很小，這也是濾后水出水閥能進行改造的重要前提。

       3 濾后水出水閥控制原

理及改造措施濾后水出水閥由氣缸活塞、連桿帶動蝶閥閥桿旋轉(zhuǎn)起到開閉閥門的目的。在氣缸兩端分別安裝 1 個二位三通電磁閥來控制氣源的通斷，電磁閥由 PLC 控制，當(dāng)電磁閥通電時為角向通 ；當(dāng)電磁閥失電時為直向通，出水閥開關(guān)控制流程如圖 1 所示。當(dāng)上、下電磁閥都失電時，壓縮空氣從下電磁閥進入汽缸下部，推動活塞上移，汽缸上部空氣從上電磁閥排出，帶動蝶閥閥桿順時針旋轉(zhuǎn)，關(guān)閉閥門。當(dāng)上、下電磁閥都得電時，壓縮空氣從上電磁閥進入汽缸上部，推動活塞下移，汽缸下部空氣從下電磁閥排出，帶動蝶閥閥桿逆時針旋轉(zhuǎn)，開啟閥門。正常過濾情況下，當(dāng)閥門已調(diào)整到需要的開度時，只有上電磁閥通電，此時氣缸兩端都有壓縮空氣通入，而兩端排氣均關(guān)閉，活塞固定在一個確定的位置。需要微開閥門，只需下電磁閥短時通電 ；需要微關(guān)閥門，需上電磁閥短時失電。結(jié)合圖 1，對以上濾后水出水閥控制過程進行分析，若要實現(xiàn)系統(tǒng)停電時閥門自動打開，即上、下兩個電磁閥失電時閥門打開，在氣路上只需要將每個電磁閥的進氣口更改一下，即上電磁閥由直接方式改為角接方式 ；下電磁閥由角接方式改為直接方式（見圖 2）。氣路改好了，為保證動作邏輯的正確，電磁閥電路控制也必須做相反的調(diào)整，即原 PLC 輸出“得電”信號變?yōu)椤笆щ姟毙盘?/span> ；原 PLC輸出“失電”信號變?yōu)椤暗秒姟毙盘枴０凑f電路的改造只須更改 PLC 程序，不必在硬件上改動，但是得利滿公司有自己的技術(shù)保護，現(xiàn)場不具備更改程序的條件，只能另辟蹊徑。經(jīng)過實驗，在 PLC 輸出與電磁閥輸入之間加入一個AC220V 的繼電器，實現(xiàn)了邏輯“非”的轉(zhuǎn)換，具體改造原理圖見圖 3。

       4 運行效果及結(jié)論

  本次技術(shù)改造的特點是投資小，見效大，4 個過濾單元總共只需要增加 8 個中間繼電器。美中不足的是這樣改造后只能實現(xiàn)全廠停電后的濾后水閥門的打開，在單體濾池發(fā)生故障停止運行，所對應(yīng)的濾后水出水閥仍會關(guān)閉。好在所有過濾單元同時出現(xiàn)故障的幾率很小，當(dāng)某一過濾單元故障后，其他過濾單元仍有一定的調(diào)節(jié)能力，不至于很快溢水。對于進水閥沒有進行改造是因為每個過濾單元還有一個手動閘板閥，這個閥門是常開的。經(jīng)過改造及試運行后，在不影響濾池正常過濾和反沖洗過程的情況下，保證了濾池在無人值守的情況下安全經(jīng)濟運行，達到了預(yù)期目的。■