自动加药系统技术方案一、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Milton Roy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4～20 mA DC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1 SC5200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2 SCD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。

五. 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：主要技术参数：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。

-100∽+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Milton Roy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”内径管（标准型），1”内径管（高流量）报警：频带型，与设定点偏差，继电器SPDT 115/230VAC 2A工作温度： 0~50℃3.美国米顿罗公司安全阀／背压阀压力设定范围：０～１５０psi即（０～１０kg/cm2）材质：ＰＶＣ接口：１／２ＮＰＴ4.Ｙ型过滤器耐压：１．０ＭＰａ材质：透明ＰＶＣ接口：ＤＮ２０活接滤网目数：４５／ＣＭ２5.脉冲缓冲器尺寸：９０×２５０材质：透明ＰＶＣ耐压：１．０ＭＰａ接口：１／２＂活接6.MCROMASTER-420系列变频器技术规范7. 西门子可编程控制器S7-226SIMATIC S7-200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。

使用范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。

主要特点极高的可靠性极丰富的指令集易于掌握便捷的操作丰富的内置集成功能实时特性强劲的通讯能力丰富的扩展模块S7-226主要技术指标：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，数值运算，计时，报警，历史记录等功能块，设计时根据控制的需要，进行功能块的参数定义和功能块之间的“连接”，形成一个独立的“进程”运行单元。

进程单元可指派到指定的车间子站执行，实现功能的分布处理与集中监控。

另外，利用SADE环境的显示构造工具构造改系统的监控显示画面，建立实时的人机界面。

显示画面由一些静态图形，动态图形，数据显示字段及数据输入字段组成，构造显示画面是将它们和功能块输入输出点进行连接，并利用画面颜色和动态的变化来表示设备不同的工作状态，使操作人员可借助该画面对配药过程进行远程监控。

实现功能：该系统的监控软件充分发挥计算机智能控制的优势，所实现功能不仅仅是利用继电控制也能实现的简单配药过程，它还具有灵活的工作方式和故障自诊断能力。

在手动方式下对各个控制对象进行单独控制，在自动方式下严格按照设定的工艺流程实现自动配药过程，两种方式可以自动转换，并在转换过程中计算机自动进行状态识别和状态调整，确保系统运行的连续性和灵活性。