在一般的污水處理廠及泵站中，均設(shè)有潛水泵。 在潛水泵的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)便可靠，大多采用浮球液位開關(guān)控制進(jìn)水泵的自動(dòng)開停。 浮球液位開關(guān)是一種靠液體的浮力改變自身狀態(tài)來達(dá)到控制目的的設(shè)備。 它用一根電纜線連接，置于液面之上，內(nèi)部裝有一個(gè)開關(guān)，當(dāng)液位達(dá)到或降至某一高度時(shí)，浮球液位開關(guān)改變?cè)瓉碇绷⒒騼A斜的狀態(tài)，內(nèi)部開關(guān)狀態(tài)隨之改變，開關(guān)信號(hào)傳至控制機(jī)構(gòu)。 現(xiàn)鹽倉(cāng)污水處理廠以及長(zhǎng)安、周王廟等泵站的水泵自動(dòng)控制方式即采用這種控制方法。
現(xiàn)以我司為例介紹浮球開關(guān)的典型應(yīng)用事例。 進(jìn)水泵前的污水池設(shè)有 6 個(gè)浮球液位開關(guān)，分成2 組，信號(hào)送至可編程序邏輯控制器 (工業(yè)常用的一種能按一定順序完成自動(dòng)控制功能的設(shè)備，以下簡(jiǎn)稱PLC)。 浮球液位開關(guān)的位置如圖1 所示。
為防止進(jìn)水泵頻繁開停，關(guān)泵順序?yàn)椋?/div>
當(dāng)液位下降至 5# 浮球液位開關(guān)以下時(shí)， 關(guān) 1 臺(tái)進(jìn)水泵(開 4 臺(tái));
當(dāng)液位下降至 4# 浮球液位開關(guān)以下時(shí)， 關(guān) 1 臺(tái)進(jìn)水泵(開 3 臺(tái));
當(dāng)液位下降至 3# 浮球液位開關(guān)以下時(shí)， 關(guān) 1 臺(tái)進(jìn)水泵(開 2 臺(tái));
當(dāng)液位下降至 2# 浮球液位開關(guān)以下時(shí)， 關(guān) 1 臺(tái)進(jìn)水泵(開 1 臺(tái));
當(dāng)液位下降至 1# 浮球液位開關(guān)以下時(shí)， 進(jìn)水泵全關(guān)，并發(fā)出低液位報(bào)警。
為避免1 臺(tái)泵重復(fù)啟動(dòng)， 水泵將依次循環(huán)投入工作先開先停，先停先開。 當(dāng) 1 臺(tái)水泵因故障停止工作時(shí)，另一臺(tái)水泵自動(dòng)投入運(yùn)行。 控制流程圖如圖2 所示。
但在實(shí)際使用中，為使浮球達(dá)到要求的高度和自由動(dòng)作，要求一段長(zhǎng)度的電纜。 電纜用支架固定在提升井內(nèi)。 但在如此大容量的進(jìn)水的開停沖擊及水流的帶動(dòng)下，電纜線極易纏繞。加之長(zhǎng)期多次重復(fù)動(dòng)作、電纜老化等原因造成的電纜折斷、電纜外皮破裂等損壞問題，使控制受到影響，使進(jìn)水泵的自動(dòng)控制無法完成，自動(dòng)控制形同虛設(shè)。 如果在設(shè)計(jì)中注意到這個(gè)問題，施工時(shí)將浮球的電纜綁在一根鋼管上，僅留一小段能自由運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度以避免纏繞。 但這樣其他問題仍無法徹底解決。 而且在實(shí)際運(yùn)行中當(dāng)浮球出現(xiàn)故障， 要解決和修復(fù)已出現(xiàn)的問題，只能等待停泵時(shí)進(jìn)行。 不但影響生產(chǎn)且沉淀污泥產(chǎn)生的危害人體的有害氣體使工作危險(xiǎn)性加大。 針對(duì)浮球開關(guān)的這些不足和局限， 如果采用超聲波液位計(jì)， 這些問題便可迎刃而解。
2超聲波液位計(jì)的使用
我公司各泵站的池壁上為監(jiān)視水位而裝了1 個(gè)超聲波液位計(jì)，在5a 的正式運(yùn)行中一直處于良好的狀態(tài)，且精度較高，維護(hù)、校驗(yàn)也很方便。 為增進(jìn)可靠度，也可以考慮再增加1 個(gè)超聲波液位計(jì)，以防因液位計(jì)的故障導(dǎo)致進(jìn)水泵的誤操作。
(1)根據(jù)原設(shè)計(jì)思路和圖1 所示尺寸，可以將原 PLC 程序控制順序改為：
設(shè) 2 個(gè)液位計(jì)測(cè)量值為 X1、X2，儀表的精度為 0.2%，表頭至池底的高度為 8.7m，可能偏差 .034m，取為 0.04m。當(dāng) X1-X2〉0.04m 時(shí)，取消進(jìn)水泵的自動(dòng)控制功能。
開泵的順序?yàn)椋?假設(shè)最多有 5 臺(tái)泵)
當(dāng)液位上升至 2.90m 時(shí)，發(fā)出低液位報(bào)警;
當(dāng)液位上升至 3.12m 時(shí)，開 1 臺(tái)泵;
當(dāng)液位上升至 3.34m 時(shí)，開 2 臺(tái)泵;
當(dāng)液位上升至 3.56m 時(shí)，開 3 臺(tái)泵;
當(dāng)液位上升至 3.78m 時(shí)，開 4 臺(tái)泵;
當(dāng)液位上升至 3.90 米時(shí)，開 5 臺(tái)泵，并發(fā)出高液位報(bào)警。停泵的順序?yàn)椋?/div>
當(dāng)液位下降至 3.78m 以下時(shí)，關(guān) 1 臺(tái)泵(開 4 臺(tái));
當(dāng)液位下降至 3.56m 以下時(shí)，關(guān) 1 臺(tái)泵(開 3 臺(tái));
當(dāng)液位下降至 3.34m 以下時(shí)，關(guān) 1 臺(tái)泵(開 2 臺(tái));
當(dāng)液位下降至 3.12m 以下時(shí)，關(guān) 1 臺(tái)泵(開 1 臺(tái));
當(dāng)液位下降至 2.90m 以下時(shí)，進(jìn)水泵全關(guān)，并發(fā)出低液位報(bào)警;
每臺(tái)泵的開停順序同浮球液位開關(guān)。 具體流程見圖3。
(2)除上述方法外，也可以充分利用 PLC 的計(jì)算和判斷功能，用新的思路重新設(shè)計(jì)，使程序簡(jiǎn)化。
根據(jù)原工藝設(shè)計(jì)， 最下部的浮球液位開關(guān)與池底高度為2.90m，每相鄰兩個(gè)的距離為 0.22m，液位上升時(shí) ，將所測(cè)值減去最底浮球液位開關(guān)的高度除以 0.22m 后取整， 即為將要開啟的泵的臺(tái)數(shù);液位下降時(shí)，將所測(cè)值減去最底浮球液位開關(guān)的高度除以 0.22m 后取整加一，即為將要開啟的泵的臺(tái)數(shù)。 液位高于 3.96m 時(shí)高液位報(bào)警，液位低于 2.90m 時(shí)低液位報(bào)警。新的流程如圖 4 所示。
3實(shí)現(xiàn)的可能性
在我公司各個(gè)控制點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際需要，合理利用浮球液位開關(guān)以及
超聲波液位計(jì) 2 種控制方式。 在已設(shè)立 PLC 控制柜的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，以超聲波液位計(jì)控制為主;但在尚未安裝 PLC 控制柜的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，暫時(shí)用浮球液位開關(guān)直接接在設(shè)備控制柜的自控接口上， 也可達(dá)到根據(jù)液位控制潛水泵起停的控制要求， 而且可以很方便地調(diào)節(jié)起停液位。 等整個(gè)管線基本正常運(yùn)行后，再投入 PLC 自控系統(tǒng)。 由于 PLC 自控系統(tǒng)的可靠性較高，配合超聲波液位計(jì)對(duì)泵的開停時(shí)間、臺(tái)次進(jìn)行科學(xué)合理的安排，避免人為失誤，增加了控制的可靠性、安全性和穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：周海平(1972~)，浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)，工程師，主要從事設(shè)備管理及自動(dòng)化控制工作。