谷明川

(北京鐵路局石家莊供電段，河北 石家莊 050000)

石家莊供電段擔(dān)負(fù)著石太線石家莊至陽泉、石太客專石家莊至太原、石德線石家莊至德州、京九線黃村至臨西、京廣線松林店至柏莊、邯長線邯鄲至長治、津霸線天津至霸州共兩千多公里鐵路沿線站的生產(chǎn)、生活供水任務(wù)，共有給水站86個，揚水設(shè)備182套，消毒設(shè)備40多套，消毒投加設(shè)備50多套。因大部分泵房是無人值班，消毒水質(zhì)檢測只能由值班人員在巡檢時(小站每月巡檢一次)人工用比色計在水泵出口檢測出口水含氯量，發(fā)現(xiàn)不合格時人工調(diào)整投加量。因消毒液本身有毒，投加多了對人體有害，投加少了起不到消毒作用，并且消毒液的濃度隨存放時間的延長而降低，且揚水設(shè)備中已大量采用變頻供水技術(shù)，變頻供水系統(tǒng)揚水量是隨時變化的，在此系統(tǒng)中用人工檢測、調(diào)整水泵出口消毒液投加量，無法保證消毒水質(zhì)量。

為了適應(yīng)變頻供水揚水量變化和消毒液濃度變化等情況，鐵路給水迫切需要一套更為科學(xué)的實時自動檢測水泵出口水含氯量，并根據(jù)含氯量變化，隨時自動調(diào)整消毒液投加量的控制系統(tǒng)，確保消毒水質(zhì)實時合格，保證供水水質(zhì)安全。為此，我們研究采用了自動制造檢測調(diào)整消毒液投加系統(tǒng)，本文對此進(jìn)行了總結(jié)。

1 系統(tǒng)組成

“自動制造檢測調(diào)整消毒液投加系統(tǒng)”是實現(xiàn)實時自動檢測水泵出口水含氯量，并根據(jù)出口水含氯量變化，隨時自動調(diào)整消毒液投加量的控制裝置。它采用國際先進(jìn)的余氯在線儀，實時自動檢測水泵出口水含氯量，把余氯含量的濃度信號轉(zhuǎn)換成電信號，送給控制系統(tǒng)的可編程控制器(PLC)，由PLC控制變頻計量泵，隨時調(diào)整消毒液投加量，循環(huán)往復(fù)，使水泵出口水含氯量始終保持在合格范圍內(nèi)，提高消毒水質(zhì)量，保證供水水質(zhì)安全。

系統(tǒng)由二氧化氯發(fā)生器、可編程控制器(PLC)、計量泵、控制器、余氯在線儀等組成。如圖1所示。

2 工作原理

2.1 余氯在線儀工作原理

余氯在線儀的余氯傳感器(CLE)是外被薄膜的有兩個電極的電流計式傳感器，金陰極是工作電極，而氯化銀作為對應(yīng)的陽極探頭與控制器連接以后，就有一個固定極性的電壓送到電極，次氯酸透入薄膜要抵消電極的極性，所產(chǎn)生的電流流動抵消極性電流在恒定條件下與次氯酸的濃度呈正比，由傳感器的電子電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號4～20 mA。

圖1 消毒設(shè)備示意圖

2.2 化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器及消毒液投加工作原理

化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器，設(shè)高壓反應(yīng)釜，用變頻計量泵把鹽酸和氯酸鈉溶液按比例注入高壓反應(yīng)釜中，二者在反應(yīng)釜中反應(yīng)生成二氧化氯，其化學(xué)反應(yīng)原理:NaClO3+2HCl→ClO2+1/2Cl2+NaCl+H2O

利用變頻計量泵的壓力在注入高壓反應(yīng)釜原料的同時，把高壓反應(yīng)釜中已經(jīng)生成的二氧化氯消毒液壓入揚水管中。此設(shè)備第一次使用必須先工作30 min，將高壓反應(yīng)釜中制滿二氧化氯后，方可進(jìn)行水質(zhì)消毒工作。

2.3 系統(tǒng)工作原理

通過余氯在線儀把水泵出口水余氯含量的濃度信號轉(zhuǎn)變成4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)電信號，實時提供給控制系統(tǒng)PLC，PLC根據(jù)余氯含量大小自動調(diào)整變頻計量泵進(jìn)入高壓反應(yīng)釜的原料投加量，進(jìn)而控制二氧化氯發(fā)生器制液量及高壓反應(yīng)釜出口消毒液投加量，循環(huán)往復(fù)，使消毒液投加量始終保持在合格之內(nèi)?？刂破鳜F(xiàn)場顯示余氯值，同時傳輸給值班室觸摸屏和給水集控室監(jiān)控計算機(jī)，實現(xiàn)自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控。圖2為電路控制示意圖。

圖2 電路控制示意圖

3 系統(tǒng)功能

(1)自動制造消毒液:投加好氯酸鈉溶液和鹽酸后自動制造消毒液，可根據(jù)消毒水量大小和巡檢時間選定原料桶大小，實現(xiàn)無人自動化消毒。

(2)自動投加消毒液，與揚水泵聯(lián)動實現(xiàn)自動投加消毒液。

(3)出口水含氯量自動檢測，用余氯在線儀實現(xiàn)出口水含氯量實時自動檢測。

(4)由PLC控制根據(jù)檢測的出口水含氯量自動調(diào)整消毒原料投加量，從而控制二氧化氯發(fā)生器制液量，即消毒液投加量。

(5)出口水含氯量在現(xiàn)場實時顯示。

(6)出口水含氯量在值班室觸摸屏實時顯示。

(7)出口水含氯量在給水集控室微機(jī)上實時顯示。

(8)原料缺少報警停機(jī)。

4 該系統(tǒng)在石家莊鐵路給水中的應(yīng)用

4.1 設(shè)備組成

石家莊客站加壓供水系統(tǒng)，采用無塔變頻技術(shù)供水，由1臺變頻設(shè)備控制4臺水泵運行，其揚水量和來水量是隨時變化的。為了保證消毒水質(zhì)量，研究采用了自動制造檢測調(diào)整消毒液投加設(shè)備，其中:消毒發(fā)生器采用石家莊星島環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)的XD-150F型二氧化氯發(fā)生器，余氯在線儀采用德國普羅明特公司的CLE3-mA-2PPm余氯電極，投加泵采用德國普羅明特公司的conc0703tp1000a200計量泵，可編程控制器采用臺灣臺達(dá) PLC，控制器采用德國普羅明特公司DULCOMETER?D2C型控制器。由上述主要設(shè)備組成的自動制造、自動投加消毒液，實時檢測出口水含氯量、根據(jù)出口水含氯量自動調(diào)整消毒液投加量設(shè)備在石家莊客站加壓供水系統(tǒng)安裝使用。

其二氧化氯發(fā)生器、消毒液投加及自動調(diào)整投加量設(shè)備安裝在給水所消毒間中，余氯在線檢測電極安裝在消毒設(shè)備附近墻上，消毒液投加點設(shè)在了地下泵房4臺泵的揚水管總出口，并在消毒液投加點后安裝DN200水表1個，加快消毒液與水的混合。把余氯電極取樣點設(shè)在地下泵房揚水管出口距消毒液投加點20 m遠(yuǎn)的揚水管上，取樣點與余氯電極用管路連接，檢測后的水樣水通過管路回到水池中，節(jié)約水資源。余氯電極與消毒液控制投加設(shè)備用電線連接。消毒液投加設(shè)備與消毒液投加點用管路連接，余氯現(xiàn)場顯示儀表安裝在消毒設(shè)備中，方便監(jiān)視。

4.2 運行方式

按1 kg氯酸鈉加2.6 kg水配制氯酸鈉溶液與28% ～31%鹽酸分別投加滿原料桶，根據(jù)該供水系統(tǒng)供水量和國標(biāo)規(guī)定消毒出口水含氯量大于0.3 mg/L，末梢水含氯量大于0.05 mg/L要求，把鹽酸計量泵設(shè)在30，把氯酸鈉計量泵設(shè)在28，開機(jī)運行，值班室現(xiàn)場余氯儀表顯示出口水含氯量在0.18～0.5 mg/L之間變化，距給水所3 km遠(yuǎn)的保晉南街檢修車間和客車栓管網(wǎng)末梢水含氯量在0.05～0.08 mg/L之間變化，實時達(dá)到國標(biāo)要求。

4.3 投資情況及運行成本

該工程投資7萬元，系統(tǒng)建成使用后，既保證了消毒水質(zhì)量，又節(jié)約了人力，提高了工作效率，做到了安全優(yōu)質(zhì)供水。

運行成本:1.5 L鹽酸 +1 L氯酸鈉溶液 = 100 g二氧化氯=263 g有效氯，消毒263 m3水。按鹽酸3元/L，氯酸鈉7元/kg計算，則消毒成本為0.025元/m3。

4.4 運行情況

該設(shè)備自2009年7月15日在石家莊客站給水所安裝調(diào)試成功并投入使用以來，未發(fā)生故障，證明該設(shè)備性能穩(wěn)定，使用可靠穩(wěn)定，能自動制造、自動投加消毒液、自動檢測出口水含氯量，并根據(jù)檢測的含氯量結(jié)果自動調(diào)整消毒液投加量，使管網(wǎng)末梢水含氯量始終保持在合格范圍之內(nèi)，并能在值班室觸摸屏和給水集控室監(jiān)控計算機(jī)觀察出口水含氯量實時數(shù)據(jù)，其含氯量數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)一致，準(zhǔn)確無誤。

5 結(jié)束語

自動制造檢測調(diào)整消毒液投加設(shè)備特別適合鐵路給水點多線長，尤其是變頻供水揚水量隨時變化的特點，它在鐵路給水中的應(yīng)用，其性能日臻成熟。將其大量推廣應(yīng)用必將產(chǎn)生良好的效益，給提高消毒水質(zhì)量，保證水質(zhì)安全，提高勞動生產(chǎn)率和給水自動化管理水平創(chuàng)造條件。