關(guān)于排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討

張君曉

摘 要：排泥機(jī)是自來水廠水凈化設(shè)備中的重要組成部分。在一些利用地表水作為飲用水水源進(jìn)行深度處理的地區(qū)，排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以讓水的凈化效率得到提升。本文主要對排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：排泥機(jī) 自動化控制系統(tǒng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（b）-0072-02

排泥機(jī)是應(yīng)用于自來水廠沉淀池的一種重要設(shè)備。同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)在排泥機(jī)中的應(yīng)用，可以讓自來水廠在降低工人勞動強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，提升生產(chǎn)效率。在以地表水為飲用水水源的地區(qū)，同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，可以在對水廠的運(yùn)行水耗和運(yùn)行能耗進(jìn)行提升的基礎(chǔ)上，為自來水深度處理的處理效率提供保障。

1 同步運(yùn)行自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的排泥機(jī)控制系統(tǒng)中，節(jié)電器和接觸器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這些設(shè)備所表現(xiàn)出來的故障率高的問題往往會給排泥機(jī)控制系統(tǒng)的使用壽命帶來不利的影響。在排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，相關(guān)人員首先對單片機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用，但是從這一技術(shù)的應(yīng)用效果來看，這一技術(shù)雖然可以讓自來水廠沉淀池的工作成本得到降低，但是這一技術(shù)無法對排泥機(jī)在耐用性和可靠性等方面的實(shí)用要求進(jìn)行滿足，因而基于單片機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)的排泥機(jī)自動化控制系統(tǒng)并不能讓自來水廠的自動化水平得到有效提升[1]。

現(xiàn)代化PLC技術(shù)與軟件組態(tài)技術(shù)在排泥機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以對這一設(shè)備的控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)的“繼電器-接觸器”控制模式下出現(xiàn)的問題進(jìn)行解決，也可以對單片機(jī)控制系統(tǒng)匯總存在的系統(tǒng)功能單一性問題進(jìn)行有效解決。在PLC自動化控制方式應(yīng)用于排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)以后，系統(tǒng)可以處于工作獨(dú)立的自動化狀態(tài)之中。在以地表水作為飲用水水源的深度處理環(huán)境下，相關(guān)工作人員可以借助“組態(tài)軟件集控方式”對排泥機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制。也就是說，應(yīng)用了現(xiàn)代化PLC技術(shù)的排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)可以更好地融入自來水廠的整個(gè)自動化系統(tǒng)體系之中。在地表水的沉淀過程中，這一系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)主要有以下兩種形式：一是自動化運(yùn)行方式；二是單機(jī)調(diào)試運(yùn)行模式。在設(shè)備的試車或檢修階段，相關(guān)工作人員可以借助單機(jī)調(diào)試運(yùn)行模式完成沉淀池的排泥工作。這一設(shè)備的電氣系統(tǒng)主要涉及了吸泥泵電機(jī)系統(tǒng)、大跑行走驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)、空開系統(tǒng)和接觸器系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)。排泥機(jī)的同步運(yùn)行自動化控制系統(tǒng)主要由PLC系統(tǒng)、吸泥泵控制系統(tǒng)、排泥機(jī)前進(jìn)后退控制系統(tǒng)和故障報(bào)警系統(tǒng)等多個(gè)部分組成。

2 排泥機(jī)的行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)

行走系統(tǒng)是自來水廠排泥機(jī)中的重要系統(tǒng)。在以地表水為飲用水水源的處理模式下，自來水廠沉淀池的污泥沉淀會表現(xiàn)出斜坡狀的分布規(guī)律。為了更好地對排泥機(jī)進(jìn)行控制，在同步運(yùn)行自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，人們可以將沉淀池泥漿沉淀區(qū)的泥漿分布特點(diǎn)看作是階梯狀的分布特點(diǎn)。

在PLC系統(tǒng)應(yīng)用于沉淀池排泥機(jī)同步控制系統(tǒng)以后，系統(tǒng)可能會出現(xiàn)難以進(jìn)行隨機(jī)控制的問題。一些特殊算法的應(yīng)用，可以讓PLC系統(tǒng)易于進(jìn)行順序控制的問題得到解決[2]。在相關(guān)人員借助裝置動作的重新規(guī)劃機(jī)制提升沉淀池厚沉積區(qū)的排泥能力以后，相關(guān)人員需要對同步控制系統(tǒng)的現(xiàn)場可塑性和其在不同環(huán)境下的高適應(yīng)性進(jìn)行強(qiáng)化。在排泥機(jī)應(yīng)用于以地表水為飲用水水源的處理模式下，工作人員可以借助高可靠性的PLC裝置，對水凈化工藝所要求的順序控制方式進(jìn)行完善，并要借助組態(tài)軟件技術(shù)對排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)的人機(jī)聯(lián)系進(jìn)行完善，以便讓遠(yuǎn)程監(jiān)控人員從自身的工作需要入手，對沉淀池排泥裝置的控制過程進(jìn)行控制。

一般而言，在以地表水為飲用水水源的情況下，自來水廠通常會借助平流式沉淀池處理地表水中的污物。在水沉淀工作開始之前，由水源地抽吸進(jìn)來的高濁度原水已在反應(yīng)池進(jìn)行了加料處理。地表原水在經(jīng)過反應(yīng)池加料處理以后可以形成礬花。在沉淀池中，礬花會裹挾著一些具有細(xì)粒度的雜質(zhì)污物沉積于沉淀池的底部。從沉淀池到反應(yīng)池的出口，雜質(zhì)、污物的沉積量會表現(xiàn)出階梯狀分布的特點(diǎn)。桁車式排泥機(jī)也成為了一種較為常用的排泥機(jī)。在傳統(tǒng)的排泥機(jī)控制系統(tǒng)模式下，排泥機(jī)會在雜質(zhì)、污物的厚沉積區(qū)表現(xiàn)出與薄沉積區(qū)用力均勻用力的問題。這一問題的出現(xiàn)，會給排泥機(jī)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的電能浪費(fèi)。為了在保障設(shè)備基本運(yùn)行的基礎(chǔ)上降低浪費(fèi)，排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)可以在不改變排泥機(jī)運(yùn)行速度的情況下，對設(shè)備的運(yùn)行次數(shù)進(jìn)行增加。整趟次數(shù)、二分之一趟次數(shù)和三分之一趟次數(shù)的合理確定，可以讓排泥機(jī)的運(yùn)行柔性得到強(qiáng)化。一般而言，排泥機(jī)在沉淀池內(nèi)單項(xiàng)運(yùn)行一整趟的時(shí)間為120min，二分之一趟的時(shí)間約為60min，三分之一趟的運(yùn)行時(shí)間約為40min。如果桁車式排泥機(jī)的軌道中間未安裝限位開關(guān)，人們可以借助時(shí)間段對排泥機(jī)半趟至三分之一趟的長度進(jìn)行控制。智能掃描方式在排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以讓控制系統(tǒng)適應(yīng)任何長度的[2]沉淀池。在利用智能掃描方式對排泥機(jī)的一整趟運(yùn)行方式進(jìn)行記錄以后，工作人員可以以此為依據(jù)，對半趟和三分之一趟的時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行確定，這種設(shè)計(jì)形式可以讓排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)的靈活性和智能性特征得到強(qiáng)化。

3 排泥機(jī)自動運(yùn)行系統(tǒng)的主要功能

3.1 自學(xué)習(xí)功能

在控制器投入運(yùn)行以后，相關(guān)人員可以將半趟和三分之一趟的運(yùn)行時(shí)間設(shè)置為初始默認(rèn)值。由于這一默認(rèn)值并不能對不同池長的要求進(jìn)行滿足，因而設(shè)計(jì)人員需要對同步運(yùn)行自動化控制系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)功能進(jìn)行完善。在以地表水為飲用水水源的水處理模式下，排泥機(jī)同步控制系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)功能可以提供由清水區(qū)運(yùn)行至濁水區(qū)限位開關(guān)處的時(shí)間進(jìn)行確定，進(jìn)而對二分之一趟和三分之一趟的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行自動確定?；诔亻L的默認(rèn)時(shí)間也可以通過動態(tài)的方式得到修正。

3.2 狀態(tài)保護(hù)功能

同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)的狀態(tài)保護(hù)功能與排泥機(jī)的故障報(bào)警系統(tǒng)之間存在著一定的聯(lián)系。爬軌故障是桁車式排泥機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過程中經(jīng)常遇到的問題。在這一故障產(chǎn)生以后，同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)可以實(shí)施保護(hù)性停車。從排泥機(jī)的單向運(yùn)行過程來看，如果設(shè)備在單項(xiàng)運(yùn)行超過1.5h的情況下尚未遇到限位開關(guān)，同步控制系統(tǒng)也會開啟停機(jī)功能[3]。

4 排泥機(jī)同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)模式下的工作模式設(shè)計(jì)

4.1 運(yùn)行模式設(shè)計(jì)

在同步運(yùn)行自動化系統(tǒng)得到應(yīng)用以后，操作人員只需按下控制箱中的運(yùn)行按鈕，排泥機(jī)就會自動向濁水區(qū)運(yùn)行，如果此時(shí)水泵尚未運(yùn)行，人們可以按動人機(jī)界面中的運(yùn)行按鈕。在當(dāng)前時(shí)間到達(dá)循環(huán)設(shè)定天數(shù)以后，排泥機(jī)會開始新的運(yùn)行循環(huán)。

4.2 停車方式設(shè)計(jì)

現(xiàn)場和人機(jī)界面的停車按鈕是讓排泥機(jī)結(jié)束當(dāng)前運(yùn)行循環(huán)的重要工具。如果排泥機(jī)運(yùn)行完設(shè)定的次數(shù)以后，排泥機(jī)和水泵均會停止運(yùn)行。在交流電源調(diào)電以后，排泥機(jī)雖然會出現(xiàn)自然停車的狀況，但是其運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)定的參數(shù)均會得到保存。

4.3 事故診斷處理機(jī)制設(shè)計(jì)

故障模擬功能的應(yīng)用，可以讓相關(guān)人員在調(diào)用故障模塊以后，對故障進(jìn)行模擬，進(jìn)而讓維修人員借助控制經(jīng)驗(yàn)，對故障進(jìn)行排除。

5 結(jié)語

提升運(yùn)行效率是排泥機(jī)同步運(yùn)行系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，成本低、功能配置靈活，是這一技術(shù)的主要特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱翠英.某自來水廠平流沉淀池排泥機(jī)牽引系統(tǒng)改造[J].大眾科技，2010（7）：138-139.

[2] 李善田.自來水廠沉淀池排泥裝置PLC自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2008（2）：60-63，66.

[3] 邱志顥.淺談“虹吸式吸泥機(jī)”存在的問題和解決方法[J].中國培訓(xùn)，2014（3）：30-31.endprint