一、全自動加藥裝置概述
1.1 冷卻水系統(tǒng)
所以為了維持各種礦物質(zhì)和離子含量穩(wěn)定在某一定值上，必須對系統(tǒng)補(bǔ)充一定量的新鮮水，并排出一定量的濃縮水，通稱排污水。這種補(bǔ)充水和排污水的控制，靠人工控制是不及時、不連續(xù)和不準(zhǔn)確的。通常取水樣分析測試，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)超標(biāo)，才通知補(bǔ)水及排污。因而造成補(bǔ)水和排污時間滯后，排污量不準(zhǔn)確，導(dǎo)致浪費。若能在冷卻、冷凍系統(tǒng)安裝一套全自動加藥和排污的裝置，就可以將濃縮倍數(shù)和總硬度、藥劑濃度控制在一個平穩(wěn)的范圍內(nèi)，實現(xiàn)*和科學(xué)的水質(zhì)穩(wěn)定控制。這樣既可控制硬度，又可節(jié)約大量水資源。
1.2加藥系統(tǒng)設(shè)計原則
該加藥設(shè)備為2罐2泵式，是完整的藥液儲存、計量和投加系統(tǒng)。成套設(shè)備由溶液箱、計量泵、過濾器，安全閥、背壓閥、配套的連接管道、閥門、管件，以及電氣、儀表設(shè)備等組成。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)*投加或大修后*次投加稱為基礎(chǔ)投加, 按系統(tǒng)每升投加藥劑量如圖表：
| 系統(tǒng)流量m3/h | 藥劑名稱 | 單位 | 每升投加藥劑量 | 系統(tǒng)一次投加藥劑量kg |
| 1200 | 緩蝕阻垢劑投加 | mg/L | 50mg/L | 80 |
| 氧化殺菌劑投加 | mg/L | 40mg/L | 64 |
| 1000 | 緩蝕阻垢劑投加 | mg/L | 50mg/L | 70 |
| 氧化殺菌劑投加 | mg/L | 40mg/L | 54 |
| 300 | 緩蝕阻垢劑投加 | mg/L | 50mg/L | 25 |
| 氧化殺菌劑投加 | mg/L | 40mg/L | 20 |
| 40 | 緩蝕阻垢劑投加 | mg/L | 50mg/L | 4 |
| 氧化殺菌劑投加 | mg/L | 40mg/L | 3 |
系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，根據(jù)具體監(jiān)測結(jié)果來投加藥劑，估算每隔48小時投加一次：
| 系統(tǒng)流量m3/h | 藥劑名稱 | 投加間隔時間（小時） | 每月投加藥量（kg ） | 一年投加藥劑量kg |
| 1200 | 緩蝕阻垢劑投加 | 48 | 1200 | 14400 |
| 氧化殺菌劑投加 | 48 | 960 | 11520 |
| 1000 | 緩蝕阻垢劑投加 | 48 | 1000 | 12000 |
| 氧化殺菌劑投加 | 48 | 760 | 9120 |
| 300 | 緩蝕阻垢劑投加 | 48 | 400 | 4800 |
| 氧化殺菌劑投加 | 48 | 300 | 3600 |
| 40 | 緩蝕阻垢劑投加 | 48 | 60 | 720 |
| 氧化殺菌劑投加 | 48 | 40 | 480 |
1.3 設(shè)備選用及制造要求
- 溶液泵、計量泵、容器等所有設(shè)備都是在規(guī)范書的設(shè)計工況下達(dá)到*性能，同時能在一些非標(biāo)準(zhǔn)工況下正常運行。
- 在所有的流量工況下可安全運行，在各種非標(biāo)準(zhǔn)工況下沒有過大的振動、噪音（距設(shè)備一米距離不得超過85分貝）。
- 設(shè)備安裝在一個整體框架上。安裝在框架上的設(shè)備包括溶液箱、計量箱、計量泵、平臺扶梯和就地控制設(shè)備及所有的管路、管件、電纜管或橋架、電纜、閥門等配件。
- 計量泵的出口裝有壓力表，壓力表的入口有隔離閥及脈沖減振器。壓力表的量程zui小高于泵的zui大出口壓力的25%。
- 每臺計量泵的出口將提供安全放泄閥及返回到溶液箱的管道?；匾汗苌蠎?yīng)裝液體流動指示器。每臺計量泵入口管道上設(shè)有不銹鋼管道過濾器。
- 手動調(diào)節(jié)計量泵的流量調(diào)節(jié)范圍均為0-*。
二、全自動加藥裝置基本原理
2.1 循環(huán)水的濃縮倍數(shù)
循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)是指該循環(huán)水的含鹽量與其補(bǔ)充水含鹽量之比。提高濃縮倍數(shù)，可以降低補(bǔ)充水的用量，節(jié)約用水；還可降低排污量，減少對環(huán)境的污染和廢水的處理量，降低廢水處理成本。但是，濃縮倍數(shù)過高，會使循環(huán)水的硬度、堿度和濁度升的太高，水的結(jié)垢傾向增大；水中腐蝕性離子（CL-和SO42-）腐蝕性物質(zhì)（H2S、SO2、NH3）的含量增加，水的腐蝕性增強(qiáng)。因此，冷卻水的濃縮倍數(shù)并不是愈高愈好。當(dāng)提高到8倍以上時，節(jié)水效果就不明顯，在使用水處理劑時一般濃縮倍數(shù)控制在4~7倍，每小時節(jié)水量占循環(huán)量的0.40%，要準(zhǔn)確控制濃縮倍數(shù)，需設(shè)置一套全自動裝置才能實施。另外，通過控制濃縮倍數(shù)，可以阻止Ca2+、Mg2+離子在冷凝器銅管內(nèi)結(jié)成水垢，保持冷凝器的正常冷卻效果，達(dá)到節(jié)電的目的。
循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)與節(jié)水量關(guān)系
| 濃縮倍數(shù) N | 蒸發(fā)水量m3/h | 風(fēng)吹損失m3/h | 總排水量m3/h | 排污水量m3/h | 補(bǔ)充水量m3/h |
| 2 | 9.6 | 0.5 | 9.6 | 9.1 | 19.2 |
| 3 | 9.6 | 0.5 | 4.8 | 4.3 | 14.4 |
| 4 | 9.6 | 0.5 | 3.2 | 2.7 | 12.8 |
| 5 | 9.6 | 0.5 | 2.4 | 1.9 | 12.0 |
結(jié)論：水的濃縮倍數(shù)越高，節(jié)水量越大。對于循環(huán)量為1000 m3/h的冷卻水系統(tǒng)，冷卻水節(jié)省量可達(dá)0.88噸/時，隨著水費和排污費的不斷上漲，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。
2.2循環(huán)水加藥系統(tǒng)的控制
通過實時監(jiān)測循環(huán)水和補(bǔ)充水中的電導(dǎo)率，并換算成濃縮倍數(shù)，此后根據(jù)濃縮倍數(shù)的控制范圍實時開啟和關(guān)閉排污閥門水泵，涼水塔冷卻水池安裝有液位計，PLC系統(tǒng)根據(jù)液位計的數(shù)據(jù)，自動打開或關(guān)閉補(bǔ)水電動閥；于此同時，控制系統(tǒng)自動監(jiān)測循環(huán)水系統(tǒng)中的補(bǔ)充水的水量，PLC根據(jù)設(shè)定的程序，結(jié)合循環(huán)水系統(tǒng)實際的運行情況和泵、藥劑特性來指導(dǎo)加藥泵加藥，完成整個控制過程。
用于控制循環(huán)水系統(tǒng)余氯，進(jìn)而控制系統(tǒng)的微生物繁殖。該值以ppm或mV表示，對應(yīng)于一定的余氯量。本方案采用ORP監(jiān)測探頭將信號傳送到PLC控制器，PLC將實時監(jiān)測系統(tǒng)的ORP值和根據(jù)要求控制的ORP值設(shè)定值進(jìn)行比較，決定氧化性殺菌劑泵的開啟或關(guān)閉停止。
通過在線PH監(jiān)測探頭，將信號傳送到PLC總控制柜的控制器，PLC將實時監(jiān)測到系統(tǒng)的PH值和根據(jù)要求控制的設(shè)定值進(jìn)行比較，決定加酸泵的開啟和關(guān)閉停止，以此達(dá)到所控制系統(tǒng)PH和堿度的目的。
- 循環(huán)水加藥系統(tǒng)控制系統(tǒng)介紹
控制系統(tǒng)采用PLC控制
- 循環(huán)水加藥系統(tǒng)控制系統(tǒng)包括以下控制內(nèi)容
（1）根據(jù)循環(huán)水與補(bǔ)充水的電導(dǎo)率，自動控制排污閥水泵開啟與關(guān)閉停止；
（2）根據(jù)液位監(jiān)測控制補(bǔ)充水閥門的開啟與關(guān)閉。
（3）根據(jù)補(bǔ)充水量自控投加緩蝕阻垢劑；
（4）根據(jù)ORP值自控投加氧化性殺菌劑；
（5）根據(jù)pH值自控投加硫酸；
（6）根據(jù)酸計量箱液位自動控制補(bǔ)充酸液。
- 循環(huán)水加藥系統(tǒng)控制系統(tǒng)能夠顯示以下系統(tǒng)參數(shù)
（1）在線循環(huán)水電導(dǎo)率；
（2）在線補(bǔ)充水電導(dǎo)率；
（3）在線濃縮倍數(shù)；
（4）在線補(bǔ)充水流量；
（5）在線冷卻塔水池液位顯示；
（6）在線ORP值。
（7）在線PH值。
（8）在線阻垢緩蝕劑、氧化性殺菌劑和濃硫酸藥箱液位。
- 循環(huán)水加藥系統(tǒng)安全報警
（1）加藥箱低液位報警；
（2）冷卻塔水池高低液位報警；
（3）計量泵運行異常報警。
- 循環(huán)水加藥系統(tǒng)控制系統(tǒng)應(yīng)具備特點
（1）操作方便、顯示清晰。
根據(jù)設(shè)定的加藥量，計量泵精確投加藥劑，當(dāng)加藥箱缺藥劑時，系統(tǒng)燈光報警，同時停止加藥。計量泵狀態(tài)均能在就地電控箱顯示，計量泵還具有手動、自動、停機(jī)選擇開關(guān)，方便系統(tǒng)調(diào)試。
（2）安全、規(guī)范
所有儀表和控制設(shè)備均滿足‘三防要求’（防塵、防潮、防腐）
2.3 電導(dǎo)率在線控制
該裝置利用冷卻循環(huán)水的濃縮倍數(shù)（相對應(yīng)硬度）與循環(huán)水的電導(dǎo)率值相對應(yīng)的關(guān)系，由電導(dǎo)率測定儀測得循環(huán)水電導(dǎo)率的變化值的信號控制計量泵工作，從而使?jié)饪s倍數(shù)（硬度）自動控制在規(guī)定值范圍內(nèi)。當(dāng)超過電導(dǎo)率設(shè)定值就會自動排污，避免了手動排水的時間浪費和水資源浪費。該裝置的另一個主要功能就是實現(xiàn)對加緩蝕劑投加的自動控制，低過電導(dǎo)率設(shè)定值就會有效均勻地控制計量泵的加藥量，使循環(huán)水中的水處理藥劑濃度穩(wěn)定控制在一定范圍內(nèi)，以保證水處理的良好效果，從而減緩設(shè)備、管道的銹蝕，達(dá)到延長主機(jī)使用壽命的目的。
2.4 PH在線控制/ ORP在線控制
該裝置是根據(jù)指示電極與參比電極在溶液中測得的電位差再通過電位計轉(zhuǎn)換成PH或MV單位數(shù)值來進(jìn)行控制，使循環(huán)水中的溶液穩(wěn)定控制在一定的范圍內(nèi)，并以數(shù)字的方式顯示。
2.5 PLC全自動控制
該裝置是根據(jù)PH值表檢測被測循環(huán)水的PH值，一方面以數(shù)字的方式顯示，另一方面將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出至PLC可編程序控制器。 PLC可編程序控制器將輸入信號與給定值比較，根據(jù)比較結(jié)果按一定的算法進(jìn)行邏輯運算，并輸出相對應(yīng)的電流控制變頻器改變加藥泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，加藥泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變達(dá)到控制加藥量的要求，從而使被控制對象的參數(shù)運行在*狀態(tài)。
該系統(tǒng)設(shè)有保護(hù)功能：當(dāng)藥箱液位為低液位時，有低液位接點信號送至PLC，PLC將不啟動加藥泵。當(dāng)加藥管道的壓力高時，有壓力高信號接點送至PLC，PLC將不啟動加藥泵。
該軟件主要由監(jiān)控軟件、編程軟件組成,它們能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)水車間工藝的監(jiān)控、PLC邏輯控制功能以及系統(tǒng)內(nèi)部、外部的數(shù)據(jù)接口。
2.6循環(huán)水處理系統(tǒng)的控制及儀表要求
- 循環(huán)水系統(tǒng)的控制內(nèi)容
循環(huán)水車間控制室設(shè)置一套PLC，將循環(huán)水加藥系統(tǒng)、的操作、顯示、報警聯(lián)鎖在PLC上 完成。
- 循環(huán)水泵房的控制回路點數(shù)循環(huán)水泵房現(xiàn)場I/0信號數(shù)量一覽表：
| AI（4～20mA） | 34 |
| TC | 0 |
| RTD | 0 |
| DI | 113 |
| PI | 0 |
| AO（4～20mA） | 15 |
| DO | 42 |
| TOTAL | 204 |
- 閉式循環(huán)水系統(tǒng)I/0信號數(shù)量一覽表：
| AI（4～20mA） | |
| DI | 108 |
| RTD | 8 |
| DO | 64 |
| TOTAL | 180 |
2.7循環(huán)水控制系統(tǒng)的控制要求
- 采用帶LCD顯示的上位機(jī)（PC）+可編程控制器（PLC）構(gòu)成的控制系統(tǒng)來對整個工藝系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。
