晉城市自來(lái)水公司二水廠采用法國(guó)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(gè)相同的過(guò)濾單元，每個(gè)過(guò)濾單元主要配置有 6 個(gè)閥門，分別是進(jìn)水閥、排水閥、濾后水調(diào)節(jié)閥、反沖洗進(jìn)水閥、反沖洗進(jìn)氣閥、排氣閥，均為由 PLC 控制的氣動(dòng)閥門。濾池設(shè)計(jì)總凈化能力為 50000t/d，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行可靠，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守運(yùn)行。

     1 問(wèn)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(jí)提水后，分別經(jīng) 12km 長(zhǎng)干渠和 3km長(zhǎng) 2×DN500 球墨鑄鐵管自流進(jìn)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(jī)組。V 型濾池在設(shè)計(jì)上有一個(gè)特點(diǎn)，即供電系統(tǒng)停電時(shí)，所有閥門均會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，濾池停止工作。這種設(shè)計(jì)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(guò)濾時(shí)，關(guān)閉所有閥門，保證不經(jīng)正常過(guò)濾的水不能通過(guò)濾后水調(diào)節(jié)閥流入清水池。但是這種設(shè)計(jì)從二水廠實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，也存在一些問(wèn)題，如從濾池設(shè)備安全運(yùn)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(shí)處理會(huì)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(shí)源水仍源源不斷地流入水廠，若在 2min 內(nèi)無(wú)人處理，便會(huì)溢池。若進(jìn)廠水量較小，排水系統(tǒng)正常，溢出的水量會(huì)經(jīng)排水通道進(jìn)入市政排污 ；但是在進(jìn)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(jī)工房和負(fù)一樓的反沖洗泵房淹沒(méi)，造成重大設(shè)備事故。從水廠崗位設(shè)置及職責(zé)情況來(lái)看，濾池為無(wú)人值守，當(dāng)水廠停電后，運(yùn)行電工（每班 1 名）負(fù)責(zé)手動(dòng)開(kāi)啟濾后水出水閥，減少溢水量 ；并且運(yùn)行電工還負(fù)責(zé)開(kāi)啟發(fā)電機(jī)組，盡量實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)電恢復(fù)供水。從最短實(shí)際操作時(shí)間來(lái)看，處理濾池故障需要 10min ；開(kāi)啟發(fā)電機(jī)預(yù)熱到開(kāi)泵供水需要 30min。從減少溢水量的角度來(lái)看，需要先處理濾池故障 ；從保障供水角度來(lái)看，需要先發(fā)電，這是一個(gè)尖銳的矛盾。

       2 解決思路

無(wú)論從保證設(shè)備安全運(yùn)行還是減少水資源的漏損來(lái)看，當(dāng)系統(tǒng)停電后，若能自動(dòng)把濾后水出水閥打開(kāi)，而不是原設(shè)計(jì)的自動(dòng)關(guān)閉，避免濾池溢池，也可使運(yùn)行電工能騰出時(shí)間開(kāi)啟和監(jiān)管發(fā)電機(jī)的運(yùn)行。當(dāng)恢復(fù)供電后，濾池能按原設(shè)計(jì)運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)停電后自動(dòng)把濾后水出水閥打開(kāi)，原設(shè)計(jì)的濾池恒水位過(guò)濾便不存在，這樣會(huì)不會(huì)對(duì)濾后水水質(zhì)造成影響，從歷年水廠運(yùn)行及水源水質(zhì)情況來(lái)看，對(duì)水質(zhì)影響很小，這也是濾后水出水閥能進(jìn)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(dòng)蝶閥閥桿旋轉(zhuǎn)起到開(kāi)閉閥門的目的。在氣缸兩端分別安裝 1 個(gè)二位三通電磁閥來(lái)控制氣源的通斷，電磁閥由 PLC 控制，當(dāng)電磁閥通電時(shí)為角向通 ；當(dāng)電磁閥失電時(shí)為直向通，出水閥開(kāi)關(guān)控制流程如圖 1 所示。當(dāng)上、下電磁閥都失電時(shí)，壓縮空氣從下電磁閥進(jìn)入汽缸下部，推動(dòng)活塞上移，汽缸上部空氣從上電磁閥排出，帶動(dòng)蝶閥閥桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，關(guān)閉閥門。當(dāng)上、下電磁閥都得電時(shí)，壓縮空氣從上電磁閥進(jìn)入汽缸上部，推動(dòng)活塞下移，汽缸下部空氣從下電磁閥排出，帶動(dòng)蝶閥閥桿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，開(kāi)啟閥門。正常過(guò)濾情況下，當(dāng)閥門已調(diào)整到需要的開(kāi)度時(shí)，只有上電磁閥通電，此時(shí)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(gè)確定的位置。需要微開(kāi)閥門，只需下電磁閥短時(shí)通電 ；需要微關(guān)閥門，需上電磁閥短時(shí)失電。結(jié)合圖 1，對(duì)以上濾后水出水閥控制過(guò)程進(jìn)行分析，若要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)停電時(shí)閥門自動(dòng)打開(kāi)，即上、下兩個(gè)電磁閥失電時(shí)閥門打開(kāi)，在氣路上只需要將每個(gè)電磁閥的進(jìn)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(jiàn)圖 2）。氣路改好了，為保證動(dòng)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(hào)變?yōu)椤笆щ姟毙盘?hào) ；原 PLC輸出“失電”信號(hào)變?yōu)椤暗秒姟毙盘?hào)。按說(shuō)電路的改造只須更改 PLC 程序，不必在硬件上改動(dòng)，但是得利滿公司有自己的技術(shù)保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)不具備更改程序的條件，只能另辟蹊徑。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，在 PLC 輸出與電磁閥輸入之間加入一個(gè)AC220V 的繼電器，實(shí)現(xiàn)了邏輯“非”的轉(zhuǎn)換，具體改造原理圖見(jiàn)圖 3。

       4 運(yùn)行效果及結(jié)論

  本次技術(shù)改造的特點(diǎn)是投資小，見(jiàn)效大，4 個(gè)過(guò)濾單元總共只需要增加 8 個(gè)中間繼電器。美中不足的是這樣改造后只能實(shí)現(xiàn)全廠停電后的濾后水閥門的打開(kāi)，在單體濾池發(fā)生故障停止運(yùn)行，所對(duì)應(yīng)的濾后水出水閥仍會(huì)關(guān)閉。好在所有過(guò)濾單元同時(shí)出現(xiàn)故障的幾率很小，當(dāng)某一過(guò)濾單元故障后，其他過(guò)濾單元仍有一定的調(diào)節(jié)能力，不至于很快溢水。對(duì)于進(jìn)水閥沒(méi)有進(jìn)行改造是因?yàn)槊總€(gè)過(guò)濾單元還有一個(gè)手動(dòng)閘板閥，這個(gè)閥門是常開(kāi)的。經(jīng)過(guò)改造及試運(yùn)行后，在不影響濾池正常過(guò)濾和反沖洗過(guò)程的情況下，保證了濾池在無(wú)人值守的情況下安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期目的。■