基于PLC的化學水處理智能控制系統

1 引言
鍋爐是工業生產和人們生活中使用最廣泛的設備之一，鍋爐水的處理工作，對確保鍋爐安全、經濟運行、節約燃料有著重要的意義，它是鍋爐運行中的一項重要的技術基礎工作。如果鍋爐給水沒有經過水處理或水處理不當，不但會縮短鍋爐的使用壽命、浪費燃料，甚至會造成重大設備事故和人員傷亡。因此，鍋爐使用單位必須因爐、因水制定鍋爐水質標準，并根據實際情況選用合適的水處理工藝。目前鍋爐水處理系統中的工藝流程設計中使用最廣泛的是離子交換法(化學處理法)和滲透法(物理處理法)。傳統的水處理過程多為繼電器控制或人工操作，系統故障多，工人勞動強度大，運行成本高，對運行可靠、性價比高的控制系統需要迫切。本文介紹的是基于化學處理法工藝的水處理過程智能控制系統。
2 化學水處理工藝簡述
本系統受河北某企業委托進行設計和實施，水源為水庫地表水，設計供水能力為40T/h，系統主要設備:浮動床機械過濾器2臺，逆流式固定床陰、陽離子交換器各2臺及除碳設備和廢水處理池等。通過過濾器去除原水中的懸浮物，陰、陽床去除原水中的各種離子，廢水通過酸堿中和達到排放標準后排放，并通過檢測相關工藝參數判斷過濾器、陰床、陽床是否失效并自動進行再生處理，一般情況下兩套設備并列運行，供水量富裕時一套設備再生完成后處于待機狀態，在另一套設備失效(水質不合格)需再生時自動投入運行，兩套設備共用原水供應、酸堿計量、除鹽水儲存，工藝流程簡圖如圖1所示。

圖1 工藝流程簡圖
2.1 逆流式固定床離子交換器的基本操作和工藝過程
(1) 交換過程
水經過進水裝置均勻配水后，以一定的流速，自上而下地通過一定高度的樹脂層，水中離子和樹脂中的可交換離子進行交換，使出水符合要求，然后經出水裝置送出。當出水水質超標后，應停止運行。實際上是交換器的運行過程。
影響交換器運行的主要影響有:樹脂層的高度;交換速度;樹脂的工作交換容量。
(2) 反洗過程
在交換器運行失效后，需對樹脂進行反洗，使壓實的樹脂層充分膨脹，保證再生的徹底，同時洗掉樹脂上部交換時截留的下的雜質。
小反洗:反洗水從中部裝置進入，并從交換器頂部排出，反洗中排以上的壓實層及中間排水裝置上污物。流量控制在，時間10-20min，洗到水清為止。待10-20運行周期過后再進行大反洗。　
大反洗:反洗水從底部排水裝置進入，使之從下而上通過樹脂層沖洗到出水清晰。
(3) 再生過程
當出水水質超標后就要再生。即用一定量的適當濃度的再生劑，以一定的速度從交換器底部自下而上與失效樹脂層進行接觸，使其恢復交換能力。時間為30min左右，上升流量為。
(4) 置換過程
在再生液進完后，繼續以再生過程的同方向進軟化水，使后部分再生液完全通過失效樹脂層。時間為30-40min。
(5) 小正洗
置換結束后從交換器上部進水，中間排水裝置出水，以清洗滲入壓實層中及上部的再生液。時間為10min左右，流量為。
(6) 大正洗
小正洗結束后，關閉中間排水裝置，開下部排水閥，用按順流方向沖洗樹脂層到出水合格。流量為。
2.2 過濾器工作過程
主要包括:過濾、氣洗、正洗和反洗等步序。
3 系統主要檢測、控制要求
根據生產工藝要求，系統控制以時間順序控制為主，通過檢測過濾器出水流量和進出水差壓值、陽床的鈉度和陰床的電導率控制整個生產過程的正常制水和再生，同時根據污水池的PH值控制加酸加堿量以保證污水合理排放。整個水處理系統控制均由PLC來完成。
監控水處理系統整個生產過程，包括各項水質參數、設備的運行情況,同時檢測控制各個閥門的啟閉狀態，各運行步序中流量控制通過PLC的AO控制水泵變頻器來控制，另外自控系統通過上位機的管理功能，實現數據的記錄存檔、報表打印等。