1．現(xiàn)狀及存在問題

在污水處理站中，正常過濾時，濾料在濾罐內(nèi)被壓實；當(dāng)過濾過程完成后，先導(dǎo)通流程，啟動反沖洗泵，濾料被沖起。反沖洗過程需要控制反沖洗強(qiáng)度，強(qiáng)度低，達(dá)不到反沖洗效果；強(qiáng)度大，會破壞濾層的分布。因此，在反沖洗泵出口匯管設(shè)有流量計和調(diào)節(jié)閥，工藝要求一次濾罐每隔12h要進(jìn)行一次自動反沖洗，二次濾罐每隔24h要進(jìn)行一次自動反沖洗。

反沖洗過程存在以下問題：

(1)工頻啟動時，管道內(nèi)流體經(jīng)歷一個突然啟動的過程，當(dāng)濾料板結(jié)程度較深時，容易整體被頂起，導(dǎo)致濾罐內(nèi)部篩筐、篩板、配水管等部位損壞，進(jìn)而造成濾料流失。不但出水水質(zhì)較差，而且要經(jīng)常補(bǔ)充濾料，造成資金浪費。

(2)污水處理站內(nèi)的二次濾罐都要進(jìn)行反沖洗，每個濾罐在反沖洗過程所表現(xiàn)的流通阻力特性不盡相同，而過程僅有十多分鐘，反沖洗強(qiáng)度隨時間變化的曲線很難把握得當(dāng)。對于不同的濾罐，工人僅憑經(jīng)驗控制閥門的開度以控制水量及強(qiáng)度，想達(dá)到良好的反沖洗效果幾乎是不可能的。

2．設(shè)計控制方案

(1)主電路設(shè)計。由變頻器、低壓斷路器、熔斷開關(guān)、接觸器、電抗器等組成主電路。按照工藝和設(shè)備互備的要求，設(shè)計的主電路具有工頻／變頻與工頻／工頻組合方式，滿足了安全和連續(xù)生產(chǎn)的要求。同時，使用電抗器可以抑制變頻器產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)的污染，防止對現(xiàn)場敏感電子設(shè)備的干擾，符合EMC規(guī)范。

(2)控制電路設(shè)計。由西門子s7—226、PLC可編程控制器、文本編輯器TD200、繼電器、流量計信號等組成閉環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制部分。可以實現(xiàn)本地／遠(yuǎn)程啟?？刂?、工頻／變頻運行模式選擇、自動故障檢測及自動／手動控制的任務(wù)。當(dāng)工況改變時，工人可通過安裝在變頻柜盤面的文本編輯器TD200更改反沖洗強(qiáng)度、反沖洗運行時間和上升時間。變頻運行時PLC通過PID運算處理流量信號，輸出4～20mA的變頻器頻率調(diào)節(jié)信號，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變泵的排量和揚程，使反沖洗泵滿足工藝上壓力與流量的要求，控制流量與壓力。

PLC在線檢測交流接觸器的觸點，確保變頻器在電機(jī)過熱或電機(jī)失速時可自動停止運行；在線檢測低壓斷路器的觸點，防止變頻器在電源瞬間掉電的沖擊下而導(dǎo)致變頻器損壞。接觸器互鎖、繼電器互鎖、PLC內(nèi)部編程互鎖的三級互鎖保護(hù)確保系統(tǒng)安全可靠的運行；在運行期間隨時監(jiān)測變頻器、PLC、低壓電器的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障立即處理并報警，緊急情況可以自動停運，保護(hù)關(guān)鍵設(shè)備的安全。提供各種信號及狀態(tài)指示，可直觀地觀察系統(tǒng)運行情況。

3．控制策略及編程思想

(1)安全可靠：由于現(xiàn)場環(huán)境較為惡劣，電磁干擾嚴(yán)重，而且變頻器及控制柜自身也產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁干擾和高次諧波，因此抗干擾性能和糾錯能力是控制電路的首要指標(biāo)。通過硬件三級互鎖和PLC軟件編程相聯(lián)合，有效地提高了系統(tǒng)的安全可靠性。

(2)冗余設(shè)計：低壓電器及其它主令開關(guān)等元器件的電氣與機(jī)械性能畢竟不是絕對的，因此采用少量備用電器來完成冗余設(shè)計。即在主要設(shè)備正常時可用幾個同級電路完成同級的控制任務(wù)。設(shè)計了變頻器的啟停冗余、變頻器控制冗余、啟動機(jī)泵運行冗余。三處冗余電路可確保變頻器非正常時系統(tǒng)仍可連續(xù)運行，提高系統(tǒng)的運行時率。

(3)故障監(jiān)測：系統(tǒng)運行時在線檢測運行狀態(tài)，實時處理并報警。提高了系統(tǒng)的安全可靠性，并且在系統(tǒng)正常維護(hù)保養(yǎng)時提供必要的技術(shù)數(shù)據(jù)，便于故障定位，減輕維護(hù)強(qiáng)度。

4．結(jié)語

目前杏四聯(lián)合站、杏五一聯(lián)合站、杏五二聯(lián)合站都已使用了該系統(tǒng)。以常用的泵洗核桃殼濾罐為例，通過應(yīng)用反沖洗變頻調(diào)速控制，不僅能沖洗掉濾層表面上的油污及雜質(zhì)，而且使濾料內(nèi)層的油污及雜質(zhì)翻移到濾層表面而隨水沖出，濾料清洗更徹底，提高了注入水質(zhì)合格率。