自动加药系统技术方案doc111111.docx

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自动加药系统技术方案doc111111

自动加药系统技术方案

、八

一、前言

在供水处理过程中，加混凝剂是使浑水变成清水最常用的方法，

混凝是净水系统中最重要的处理工艺，也是制水成本的主要组成部分，混凝剂的投加量是否准确直接影响到水处理的全过程。

由于原水的浊度变化比较大，影响因素多，如降雨、干旱、温度、PH值、植被、环境污染、流量等。

传统的混凝投药自控技术需检测影响混凝效果的各项表观参数：

原水的流量、浊度、pH、碱度、温度、混凝剂的流量、浓度、效能等，存在投资大、可靠性低、建立数学模型难、控制精度差、操作维护难等无法克服的缺点，因而无法推广应用。

根据原水浊度的不断变化来自动调节混凝剂的投加量，采用双因子（游动电流、水流量）自动优化控制使水质处理效果最好、药剂消耗最少、工人劳动强度最小。

二．原理

流动电流检测法是国际上80年代开始应用的混凝剂投加自动控制新技术。

该系统利用检测凝聚过程的微观特性，即胶体粒子表面流动电荷的变化，在水处理投药工艺过程中，控制流动电流单个因子实现整个混凝剂投加的在线自动控制，该技术是混凝剂投加的一项重要突破。

与传统的混凝投药自控技术相比，该方法具有检测控制参数单一、设备简单、操作方便、生产安全可靠、提高水质、节省药剂显著等优点

1、检测原理

原水的浑浊主要是胶体微粒引起的，胶体在水中作不规则的布郎运动，使胶体在水中均匀扩散，久置不沉，因此胶体具有相对稳定性，其主要原因是胶体带有电荷，当带有同种电荷的胶体微粒相互靠近时，由于同种电荷的斥力阻止胶体的相互结合，胶体微粒无法下沉，水中的胶体一般为粘土胶体，带负电荷。

因此混凝的主要目的就是在水中加带正电荷的混凝剂胶体，中和粘土胶体的负电荷，使水中的胶体脱稳下沉，达到净水目的。

因此只要投加的混凝剂使水中的胶体电荷为零，混凝效果就能达到最优。

胶体电位值可以通过流动电流仪进行测量。

流动电流检测仪

（SCD）是胶体电荷的在线分析装置，为混凝过程提供检测、记录、控制等功能，是唯一直接测量混凝剂投加效果的最佳在线仪表。

流动电流检测仪实时测定连续原水或废水水样中，两个电极之间产生的电流，电极被吸附于检测室壁上的胶体颗粒水力剪切而电离的自由带电离子所充电。

电机驱动柱塞在探头壳中作往复运动，产生剪切作用，推动离子并带动离子通过电极,从而形成交替的流动电流.此电流与水中胶体的电荷成正比,依赖于混凝后水中多余的正负离子数。

来自探头电极的流动电流信号由主电路板处理，主电路板还接收电机轴开槽圆盘的计时信号，输出4--20mA的标准信号，并显示流动电流单位，此信号与水样的带电状态成正比，故可以检测或控制混凝过程

对于任何一种原水存在一个最佳的混凝剂投加量。

最佳投加量可获得最佳混凝沉淀效果，也就是使净化后水的残余浊度等项指标最佳。

同时，混凝沉淀后胶体滴定电荷与电位值都趋于零。

通过流动电流测量水中的胶体电荷和流量计测量水的流量。

控制隔膜计量泵的转速控制加药量，使药剂消耗量最小、水处理后的水质最优、浊度最小。

2、SC流动电流混凝投药自动控制系统投药混凝的主要目的是在电解质混凝剂的作用下，使水中的胶体杂质脱稳凝聚，并形成粗大的絮凝体，以便在后续处理工艺中去除。

在这一过程中，胶体的双电层特性起着决定性作用。

流动电流是描述胶体双电层特性的参数。

在一定的处理工艺条件下，该值的大小即胶体稳定程度同混凝效果相对应，在生产上，混凝效果是以沉淀后水的浊度为指标的。

这就是以流动电流为参数控制投药的基础依据。

以美国MiltonRoy公司生产的SC5200流动电流检测仪为例，其自动控制系统如图1所示。

在SC流动电流混凝投药自动控制系统中，生产上将要求沉淀后水的浊度指标确定为某一流动电流值作为控制系统的设定值。

SC5200微机系统将流动电流的实测值与设定值比较，通过PID调节器，输出4〜20mADC信号，控制计量泵变频器或冲程控制器，自动调整混凝剂的投加量，从而使沉淀池出水浊度始终保持在要求值的附近。

图1SC5200流动电流混凝投药自动控制系

统

3、隔膜计量泵由电机、冲程调节装置和隔膜泵室组成，隔膜泵室的进口和出口装有单向阀，电机驱动隔膜做往返运动。

隔膜泵室的容积跟着变化，当容积增大时，进口阀开，出口阀关，吸进药剂，当容积减小时，进口阀关，出口阀开，排出药剂，它是一种容积泵，每次排出的药剂一定，通过调节驱动电机的转速来控制加药流量，另外调节冲程大小可以改变每次的排量。

这种泵的突出优点是泵室与驱动部分完全隔离，耐腐蚀性好，可靠性好，调节流量方便，计量准确。

图2SCD应用效果图示

三、系统组成及设备

该自动加药系统由检测仪表、PLC可编程控制器、执行机构和附属机构等组成，检测仪表是SCD5200型游动电流检测仪，其主要作用是检测投药混凝后的胶体电荷，提供投药效果的单因子控制参数。

它还带有取样水预处理装置，其主要作用是去掉水样中的泥沙，大块悬浮物，和气泡等，稳定水样流量。

PLC控制器：

带微处理控制器的智能控制器，带自动整定功能，

其作用是将给定值与控制目标值的偏差经比列、积分、微分运算，再输出到执行机构，以达到自动投药的目的，它还有手动控制的功能。

电气控制屏：

屏上装有PLC控制器、变频调速器，用于总电源开关、电机启动、停止的控制线路，控制报警的线路等。

变频调速器：

新一代变频调速器，微机化智能数字控制，其主要作用是调节加药泵电机的运行速度，控制加药量的大小。

计量泵：

新型投药泵，通过冲程调节和电机速度调节改变加药量，计量泵还带有以下附件：

1Y型过滤器用于滤除药液的杂质，防止计量泵或加药管道堵

塞，

2脉冲缓冲器，由于计量泵的药液出口是脉动的，脉冲缓冲器用于平滑出口压力稳定投药流量。

3压力安全保护阀，其特性是当压力超过其设定的保护压力时，就打开其压力释放通道，确保系统安全。

当由于投药管道堵塞、阀门

关闭或其他原因引起计量泵出口压力升高到超过泵的最高出口压力时，为了保护计量泵和投药管线，过高的压力通过压力安全保护阀释放。

4背压阀：

其特性是阀的进口压力大于出口压力达到设定的压力时，药液才能通过阀门，其主要作用有两点：

一是当药池比投药点低时，防止投药时药液自流或虹吸；二是计量泵必须有一定的出口压力（大于0.7公斤）工作才比较稳定、准确。

四、系统特点

•通过不同的工艺设计，配制各类固体和液体的药液，往水中加

人混凝剂，用计量泵准确投加，以达到混凝除浊、澄清的目的。

•计量泵为进口配套，防腐耐蚀、严密性好、体积小、计量精度高。

使用寿命长，无需维护。

•可进行全过程的配药、加药手动操作或通过游动电流仪全自动闭环控制加药。

•整套装置由一套控制柜集中控制，采用进口变频器，西门子PLC控制器，触摸屏显示操作，使系统操作智能化，简单化。

•溶液池高、低液位时，能及时发出声光报警信号，且能在低液位时与计量泵联锁停泵。

•操作简单，调节方便。

•经济实用，节省人力和能源，一般加药设备只有1~2KW。

5.系统功能

•根据水质变化，在线自动调节计量泵加药量大小。

•自动/手动加药方式可切换，适用于不同的工况。

•自动监测药箱液位，高低液位报警，低液位报警并停泵。

•对于容易沉淀的药剂可自动定时搅拌。

•系统具有多种报警功能，计量泵故障时，报警提示停泵并自动切换到被用泵。

六、主要技术指标

加药量

5-500L/h

排出压力

0.35MPa

搅拌机功率、转速

0.55kW,137rpm

加药泵功率

0.55kW，三相380V

加药调节围

10%-100%

流量比例设定

0~100%

计量泵控制精度

±2%

七、主要设备技术参数

1.GM500隔膜计量泵简介

隔膜计量泵由电机、冲程调节装置和隔膜泵室组成。

隔膜泵室的

进口和出口装有单向阀，电机驱动隔膜做往返运动，隔膜泵室的容积

跟着变化，当容积增大时，进口阀开，出口阀关，吸进药剂；当容积减小时，进口阀关，出口阀开，排出药剂。

它是一种容积泵，每次排出的药剂一定，通过调节驱动电机的转速来控制加药流量，另外调节冲程大小可以改变每次的排量。

这种泵的突出优点是泵室与驱动部分完全隔离，耐腐蚀性好，可靠性好，调节流量方便，计量准确。

特点:

•平滑脉冲设计，无冲击

静态及动态条件下均可调节

•多种材质及结构泵头可选

最大液体温度40C

PTEF膜片

精度±2%

•可手动/自动控制

最大吸程4m水柱

•冲程可调0~100%

最大吸人压力：

20m水柱

•可选配变频器实现外部信号自动控制电

可选双隔膜泵头结构

机频率可调10—100%（自动控制方式）

建议维护周期8000h

主要技术参数:

加药量

500L/h

排出压力

0.35MPa

加药泵功率

0.55kW，三相380V

加药调节围

变频调节10~100%

冲程调节0~100%

计量泵控制精度

±2%

冲程长度

0~10mm

额定频率

50Hz

2.美国米顿罗流动电流检测仪SC5200技术参数

电源要求：

50/60Hz，230VAC

仪表输出：

4-20mA流动电流信号

仪表读数：

数字显示器。

-100S+100SC单位

系统精度：

满量程的±1%

反应时间：

小于5秒

增益调节：

满量程

信号滤波：

可调的低通滤波器

取样室：

流量通过，外部型，自动冲洗系统

样水流速：

标准探头：

2-4L/min

高流量探头：

4-20L/min

取样传感器：

备选，与MiltonRoy公司联系

取样浸没部件：

PVC，Delrin，PTFE和银

取样管连接：

倒齿型，1/2”径管（标准型），1”径管（高流量）报警：

频带型，与设定点偏差，继电器SPDT115/230VAC2A

工作温度：

0~50°C

3.美国米顿罗公司安全阀／背压阀

压力设定围：

0~150psi即（0~10kg/cm2）

接口：

1/2NPT

4.Y型过滤器

耐压：

l.OMPa

材质：

透明PVC

接口：

DN2O活接

滤网目数：

45/CM2

5.脉冲缓冲器

尺寸：

9OX25O

材质：

透明PVC

耐压：

l.OMPa

接口：

1/2"活接

6.MCROMASTER-420系列变频器技术规

项目

规

输

出

调

整

最咼频率

（HZ）

50-120HZ，可变设定

频

率

基本频率

（HZ）

50-120HZ，可变频率

启动频率

（HZ）

0.2-15HZ，可变频率。

（1-15HZ，增量1HZ）

精度

模拟设定：

士0.2%最高频率（25±10摄氏度）

数字设定：

士0.01%Z最高频率（-10-+50摄氏度）

设定分辨率

模拟设定：

1/3000最高频率（0.02HZ/60HZ,

0.04HZ/120HZ,0.1HZ/300HZ）

数字设定：

0.01HZ（0.00-99.9HZ）,0.1HZ

（100.0-400.0HZ）

控

制

控制方式

正弦波PWM控制（带矢量转矩控制）

运行操作方式

键操作：

由RUN,STOP键操作运行、停止

输入信号：

正转/反转命令、滑行停止命令、外部故障跳

闸命令、报警复位、3线控制、多步频率选择、加减速时

间切换命令、第2V/F选择

频率设定

键操作：

由上下两键设定

电位器设定：

（1-5K欧）电位器

模拟信号：

0-5VDC，0-10VDC，4-20mADC（0-5VDC

输入时，要设定F14/200.0信号极性可控制逆向运转

上升/下降控制：

X1为ON，输出频率上升。

X2为ON,

输出频率下降

多步频率选择：

可由XI、X2、X3组合选择8种频率运

行

运行状态信号

开路继电极输出信号：

可选择运行中、频率值到达、频率值检测、欠电压、转矩限制中、瞬停再启动过程中等14

种输出信号。

模拟量输出：

输出频率、输出电流、输出转矩、负载率

脉冲输出：

输出频率

显

示

运行/停止时

输出频率（HZ）、输出电流（A）、输出电压（V）、电

动机同步转速（r/min）、线速度（m/min）、测试功能

（指示逻辑I/O信号的有无以及模拟信号I/O的电压值）

设定时

功能码和数据码。

有充电电压时，充电指示灯亮。

跳闸时

显示各种跳闸原因

加速/减速时间

0.01-3600秒：

加速/减速各两种独立可调

模式选择：

可选择设定线性、S曲线和非线性加减速

电压/频率特性

可改变设定最大电压/基本频率。

（由外部信号可切换两

种基本频率）

转矩提升

自动：

能按负载转矩最佳调整（电动机常数能通过自动调諧确定）

手动设定：

有31种曲线可供选择设定（相应有2次递减和比例递减）

启动特性（%）

1HZ时大于150%，3HZ时大于200%（转矩矢量控制）

瞬时停电再启

动

设定瞬时停电再启动时，可在电动机不停止状态下，变频

器再启动

从商用电到变

频器运行的切

换

提供控制端子使能从商用电运行平稳地切换到变频器控

制

上、下限频率

可设定上限限制和下限限制频率

偏置频率

可设定相当频率设定信号为0时的频率（HZ）值（偏置

频率）

频率设定增益

设定模拟设定频率信号对输出频率之间的比率，设定围：

0-200%

跳越频率

跳越动作点可设定3点，跳越幅值：

1HZ

旋转电动机的

引入

可将正在旋转的电动机接至变频器，不要停止电动机

转差补偿

按照负载转矩，控制变频器的输出频率，保持电动机的转

速恒定，如转差补偿设定负值，则增大电动机速度的变化

转矩限制控制

当电动机转矩达到预设的限制时，此功能自动降低输出频

率，以防止变频器由于过电流而跳闸

再生能量限制

控制

当制动转矩限制值设定为0时，能自动延长减速时间，

实现不跳闸运行

第2V/F设定

此功能配合两台电动机切换运行，能预先设定第2台电

动机的基本频率和额定电压（F39和F40）

节能运行

此功能减少电动机轻载时的损耗（F75）

保

护

过载保护

检出过载电流时，变频器停止

过电压保护

检出主电路直流电压达到过电压值时（200V系列：

DC400V，400V系列：

DC800V），变频器停止

欠电压保护

检出主电路直流电压低电压时，变频率停止

过热保护

检出散热片过热时，变频器停止

短路保护

由于输出侧短路发生过电流时，保护变频器

对地短路保护

由于输出侧对地短路发生对地过电流时，保护变频器（启

动时检测和保护）

电动机保护

由电子热继电器对标准4极电动机和FUJI士FV电动机进

行保护（使用第2电动机时，可使用热继电器2的特性

DB电阻过热保

护

对小于或等于7.5KW变频器的装或外接DB电阻的过热保护（F27）

对大于或等于11KW变频器，由装于制动电阻的过热检测继电器保护

报警输出

保护跳闸时输出总报警接点信号（1C接点，接点容量：

AC25V，0.3A，COS=0.3）

环

境

使用场所

室海拔低于1000米，无灰尘、腐蚀性可燃性气体、油雾、

和水滴和不受直射

周围温度

-10-+50摄氏度（超过+40摄氏度运行时，要取去通风

盖）

周围湿度

20-95%RH（不结露）

振动

不大于5.9m/s2（0.6G）

储存温度

-25-65摄氏度

防护等级

IP40

7.西门子可编程控制器S7-226

SIMATICS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、

监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行

中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

因此S7-200系列具有极高的性能／价格比。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

主要特点

极丰富的指令集

便捷的操作

实时特性

丰富的扩展模块

极高的可靠性

易于掌握

丰富的置集成功能

强劲的通讯能力

S7-226主要技术指标：

描述

CPU226DC/DC/DC

CPU226AC/DC/继电«!

仃货号

6ES7216-2AD21-0XB0

6ES7216-2BD21-0XB0

物理待性

尺寸（WXHXD）

196x80x62mm

196x80x62mm

550g

660g

功耗

11W

17W

CPU特性

本机输入

24输入

24输入

本机输出

16输出

16输出

高速计数器（32位）

总数

6个高速计数器

6个矗速计数器

单相计数器

6.毎个30KHZ

6.毎个30KHZ

欢相计数器

4>毎个20KHz

4,毎个20KHz

咏冲絵出

2.20kHz

1Hz

環拟就调节电位器

2.8位分辨率

2・8位分辨率

定时中断

2.1ms分辨率

2.1ms分辨率

外却读件中新輸入

4个上升沿和/或4个下降沿

4个上升沿和/或4个下降沿

可选检入滤波时间

7个范圈.从0.2-12.8ms

7个范（S.从0.2-12.8ms

时钟（时钟精度）

25eC时毎J]2分钟

256毎月2分钟

0°C-55°C时每月7分钟

0°C-55°C时每月7分伸

程序容址（永久存储）

4096字

4096字

数据块大小（永久存储）

2560字

2560字

水久存储

2560字

2560字

通过也级电容或电池后备

2560字

2560字

扩展I/O模決數氏

7个模块

7个模块

斤大数字量1/0映像）

256点

256点

量大Ofti/cx映像）

32点输入和32点输出

32点筆入和32点输出

内部标志位（M奇存器）

256位

256位

电源关斯时永久存储

112（4

112位

通过Jfl级电容或电池后备

256（4

256位

定时器总數

256个定时基

256个定时器

通过超级电容或电池洁备

64个定时器

64个定时器

1ms

4个定时器

4个定时器

10ms

16个定时器

16个定时器

100ms

236个定时器

236个定时器

计数器总数

256个计如

256个计數罄

通过超级电容或电池后备

256个计数基

256个计数雅

布尔指令执行速度

毎条指令0.37gs

毎条指令0.37J1S

移字抬令执行速度

毎条指令34gs

每条指令34gs

定时器/计数器执行速度

每条指令50—64戶

毎条指令50—64卜

单精度运算执行速度

每条指令46jis

毎条指令46gs

实时运符执行速度

每条指令100-400ps

毎条指令100-400”

超级电客保持数据时间

典型值190小时

典型值190小时

本机通讯

40°C时J3少120小时

40吃时虽少120小时

靖口数址

2个

2个

接口类型

RS485

RS485

描迖

CPU226DC/DC/DC

CPU226AODC/tt电器

仃货号

6ES7216-2AD21-0XB0

6ES7216-2BD21-0XB0

隔宴1内總信号与逻爼电路Z间）

非隔戾

PPVMPi波特率

9.6,192»187.5kbps

9.6,19.2»1875kbps

自由口战特率

0.3,06,1.2.244896.19.2»

03061.2,2A4.8.9.6.19.2和38.4kbps

38.4kbps

毎枚电废量大长度

豪大38.4kbps

1200米

・200米

1875kbps

1000米

1000米

曇大站敷

毎个段

32个站

32个站

毎个禺络

126个站

126个站

JI犬主站皴

32个

32个

PPI主业模式（NETR/NE7W）

有

f!

MPI连接

总ft4,2个分别保国给PG和OP

总数4,2个分别风留给PG和0P

选件

存曾器盒（水久存储）

再序、ttSS组召

程序、数磨和组念

电沦盒（疗祸）

典型值为200天

真型值为200天

tx

电压范国

20.4-288VDC

85-264VAC.47-63Hz

240VACW40/160mA

CPUtX电阳最大负裁

150/1050mA

120VAC时80/320mA

冲击电it（量大）

28.8VDC时10A

264VAC时20A

ICAAI/A广

離庵入电掠与逻弭电路1

无

1OUUVAv

保拦时倒（电諒掉电馬）

24VDC时10ms

240VAC时80ms・

120VAC时20ms

内5：

熔斷.用户不可更换

3A,250V.慢烙斷

2A.250V.慢烙斯

为扩展I/O提供+5V（lt大）

1000mA

1000mA

24VDC电源績岀

电版盘圈

154-288VDC

20.4-28.8VDC

■大电漁

400mA

400rnA

”波动

与输入电源相同

JV峰峰值（最大）

电1MM

ftl.SA

W1.5A

电源与逻辑电路2何）

MM

躺入館性

本机*成It入点数

24输入

24软入

$入类型

湖型/谭型（IEC类型1）

舄妙煉型（IEC类型1）

輸入电丘

»Xi!

«电IE

30VDC

30VDC

浪怡

35VDC时05秒

35VDC时0.5秒

fttt

24VDC.4mA.（通常）

24VDC.4mA.（通常）

小）

15VDC.2.5mA,（最大）

15VDC.2,5mA.（园大）

逻*0信号（最大）

5VDC>1mA.（jft大）

5VDC.1mA.IftX）

黑■惬场与逵辑电路之间）

500VAC.1分仲

500VAC,1分伸

sufftsn

13点和11点

13点和11点

输入建迟时间

«»t\»中斯輸入

0.2-12.8ms.用户自定义

0.2-12.8ms.用户自定义

HSCK速附入

劇81电f=15-3OVDC

20kHz

20kHz

遲跆电f=15-26VDC

30kHz

30kHz

八、软件简介系统的监控软件是在一种基于图形的SADE开发平台上开发的，它以''功能块''为基本单元，提供了包括信息采集，控制逻辑，