V 型滤池滤后水调节阀技术

  晋城市自来水公司二水厂采用法国得利满公司 V 型滤池，于 2001 年 9 月正式投入使用。滤池共有 4 个相同的过滤单元，每个过滤单元主要配置有 6 个阀门，分别是进水阀、排水阀、滤后水调节阀、反冲洗进水阀、反冲洗进气阀、排气阀，均为由 PLC 控制的气动阀门。滤池设计总净化能力为 50000t/d，自动化程度高，运行可靠，可实现无人值守运行。

     1 问题的提出

二水厂为常规水处理工艺，水源采用市区东南郭壁泉水，源水三级提水后，分别经 12km 长干渠和 3km长 2×DN500 球墨铸铁管自流进厂，渠与管设有连接池，连接池与水厂高差 60m。源水水质较好，为低温低浊泉水；二水厂供电电源为单电源，这条线路用户多，供电可靠率差，厂内自备发电机组。V 型滤池在设计上有一个特点，即供电系统停电时，所有阀门均会自动关闭，滤池停止工作。这种设计有益于保证滤后水水质安全，也就是当系统有故障不能保证滤池恒水位过滤时，关闭所有阀门，保证不经正常过滤的水不能通过滤后水调节阀流入清水池。但是这种设计从二水厂实际运行情况来看，也存在一些问题，如从滤池设备安全运行角度看，存在极大的安全隐患 ；当滤池停电后由于人员不能及时处理会造成一定的水资源漏失。分析如下 ：当系统停电后，所有滤池停止工作，滤后水出水阀也全部关闭，而此时源水仍源源不断地流入水厂，若在 2min 内无人处理，便会溢池。若进厂水量较小，排水系统正常，溢出的水量会经排水通道进入市政排污 ；但是在进厂水量大、排水系统有淤堵的情况下，溢水便可能把一楼的鼓风机工房和负一楼的反冲洗泵房淹没，造成重大设备事故。从水厂岗位设置及职责情况来看，滤池为无人值守，当水厂停电后，运行电工（每班 1 名）负责手动开启滤后水出水阀，减少溢水量 ；并且运行电工还负责开启发电机组，尽量实现在短时间内发电恢复供水。从最短实际操作时间来看，处理滤池故障需要 10min ；开启发电机预热到开泵供水需要 30min。从减少溢水量的角度来看，需要先处理滤池故障 ；从保障供水角度来看，需要先发电，这是一个尖锐的矛盾。

       2 解决思路

无论从保证设备安全运行还是减少水资源的漏损来看，当系统停电后，若能自动把滤后水出水阀打开，而不是原设计的自动关闭，避免滤池溢池，也可使运行电工能腾出时间开启和监管发电机的运行。当恢复供电后，滤池能按原设计运行。当系统停电后自动把滤后水出水阀打开，原设计的滤池恒水位过滤便不存在，这样会不会对滤后水水质造成影响，从历年水厂运行及水源水质情况来看，对水质影响很小，这也是滤后水出水阀能进行改造的重要前提。

       3 滤后水出水阀控制原

理及改造措施滤后水出水阀由气缸活塞、连杆带动蝶阀阀杆旋转起到开闭阀门的目的。在气缸两端分别安装 1 个二位三通电磁阀来控制气源的通断，电磁阀由 PLC 控制，当电磁阀通电时为角向通 ；当电磁阀失电时为直向通，出水阀开关控制流程如图 1 所示。当上、下电磁阀都失电时，压缩空气从下电磁阀进入汽缸下部，推动活塞上移，汽缸上部空气从上电磁阀排出，带动蝶阀阀杆顺时针旋转，关闭阀门。当上、下电磁阀都得电时，压缩空气从上电磁阀进入汽缸上部，推动活塞下移，汽缸下部空气从下电磁阀排出，带动蝶阀阀杆逆时针旋转，开启阀门。正常过滤情况下，当阀门已调整到需要的开度时，只有上电磁阀通电，此时气缸两端都有压缩空气通入，而两端排气均关闭，活塞固定在一个确定的位置。需要微开阀门，只需下电磁阀短时通电 ；需要微关阀门，需上电磁阀短时失电。结合图 1，对以上滤后水出水阀控制过程进行分析，若要实现系统停电时阀门自动打开，即上、下两个电磁阀失电时阀门打开，在气路上只需要将每个电磁阀的进气口更改一下，即上电磁阀由直接方式改为角接方式 ；下电磁阀由角接方式改为直接方式（见图 2）。气路改好了，为保证动作逻辑的正确，电磁阀电路控制也必须做相反的调整，即原 PLC 输出“得电”信号变为“失电”信号 ；原 PLC输出“失电”信号变为“得电”信号。按说电路的改造只须更改 PLC 程序，不必在硬件上改动，但是得利满公司有自己的技术保护，现场不具备更改程序的条件，只能另辟蹊径。经过实验，在 PLC 输出与电磁阀输入之间加入一个AC220V 的继电器，实现了逻辑“非”的转换，具体改造原理图见图 3。

       4 运行效果及结论

  本次技术改造的特点是投资小，见效大，4 个过滤单元总共只需要增加 8 个中间继电器。美中不足的是这样改造后只能实现全厂停电后的滤后水阀门的打开，在单体滤池发生故障停止运行，所对应的滤后水出水阀仍会关闭。好在所有过滤单元同时出现故障的几率很小，当某一过滤单元故障后，其他过滤单元仍有一定的调节能力，不至于很快溢水。对于进水阀没有进行改造是因为每个过滤单元还有一个手动闸板阀，这个阀门是常开的。经过改造及试运行后，在不影响滤池正常过滤和反冲洗过程的情况下，保证了滤池在无人值守的情况下安全经济运行，达到了预期目的。■