桂城水厂出厂水余氯控制的改进
一、前言
桂城水厂设计日供水38万立方米，分三期工程建设。第三期工程为恒定主供水，设计日供水20万立方米；第一、二期工程为辅助补充供水，一期设计日供水6万立方米，二期设计日供水12万立方米。现时一、二期工程加氯系统的主体设备是美国Capital公司生产的真空式加氯机及其配套件。余氯仪是美国W&T公司生产的Micro-2000。PLC为美国产施耐德昆腾系列。系统如下图示。
 图1 |
二、问题的提出
一、二期工程于上世纪80年代投产，氯气投加为两点手动投加，出厂水余氯十分不稳定。90年代末对一、二期工程进行全面自动化改造，加氯系统改造为三点投加，即源水前加氯、滤后加氯和第三点补氯。原水前加氯根据原水流量比例投加；滤后加氯根据原水流量比例手动恒定投加；第三点补氯根据出厂水余氯直接余氯控制。经过自动化改造后，一、二期出厂水余氯分别由两台余氯仪控制，控制方式如下图。
 图2 |
以上的出厂水余氯控制方式在出厂水流量稳定的工况下运行，出厂水余氯十分稳定。但是由于第一、二期工程作为辅助补充供水，送水泵房开停泵比较频繁，实际运行时发现，出厂水流量突变的工况下出厂水余氯极不稳定，其最高达到1.0ppm，最低又去到0.1ppm，离设定值0.5ppm相去甚远。图3记载的是2003年5月1日15时—2003年5月3日15时一期工程出厂水余氯曲线，纵坐标为mg/l，横坐标为时间。
 图3 |
分析其原因主要是：由于一、二期工程为辅助补充供水，所以送水泵站开停泵比较频繁，当出厂水流量突变时，因为补氯机对此作出反映改变投加量需要一段时间，使出厂水余氯即时发生变化，余氯检测值和余氯设定值之间失去平衡。加氯机作出响应改变投加量，经测定氯气由第三点加氯机投加后到被余氯仪检测的时间约为7-9分钟，使得在直接余氯控制下的加氯机要重新达到平衡（即余氯设定值）需要一段时间，从而产生阻尼现象。因此图3显示的出厂水余氯波动属于正常。
三、解决问题的方案
在不改建制水构筑物和更换生产设备的前提下，通过完善控制投氯方式而达到出厂水余氯稳定的目的成为解决问题的首选。
当出厂水流量突变时出厂水余氯波动证明以直接余氯方式控制第三点补氯存在缺陷。那么就必须引入出厂水流量参数采用直接余氯+流量变化的复合环控制方式控制第三点补氯。设计以下控制方案，如下图示：
 图4 |
第三点补氯设在清水池出口和送水泵站进水口之间，一般补氯控制在0-0.3ppm范围，若加氯量过高，就提高清水池入口处的第二点加氯量，此时第二点加氯量已改为手动定量投加。
补氯投加的具体控制方法是：
1、平时出厂水流量稳定，变化不大时，由PLC的PID直接余氯控制，设定的参数根据闭环的滞后时间决定。
2、当送水泵站开停泵，出厂水流量发生突变时，由PLC判断，自动切换为手动固定投加。投加量的控制信号公式：
Y=y*(Q/q)
式中：Q为开停泵前出厂水瞬时流量，
q为开停泵后出厂水瞬时流量，
y 为开停泵前投加量的控制信号值，
Y为开停泵后投加量的控制信号值。
Y输出控制8分钟后，自动切换为PLC的PID直接余氯控制。图5记载的是2003年5月17日2时—2003年5月19日2时一期工程出厂水余氯曲线，纵坐标为mg/l，横坐标为时间，设定值0.7ppm。
 图5 |
从中可以看到出厂水余氯的稳定已得到很大程度的改善。
以上是我们水厂在引进国外加氯设备、PLC控制设备进行消化、吸收、改进、完善等方面所做的一些工作。
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