自动制造检测调整消毒液投加系统在铁路给水中的应用.pdf

铁路节能环保 与安全卫 生2 0 1 1 年第 1 卷第 5期 文章 编号 ： 2 0 9 5— 1 6 7 1 ( 2 0 1 1 ) 0 5— 0 2 5 3— 0 3 自动制造检测调整消毒液投加 系统在 铁路给水 中的应 用 谷 明 川 ( 北京铁 路局 石 家庄供 电段 ，河北 石 家庄0 5 0 0 0 0 ) 摘 要 ： 为适 应铁 路变 频供 水扬 水量 变化 和消 毒液 浓度变化等情 况 ， 本文介 绍 了石 家庄 铁路 给水应 用 的 自 动制造检测调整消毒液投 加 系统 。该 系统 可实时在线 检 测水质含氯量 ， 根 据 出 口水含 氯量 自动控 制消毒 液产 药 量 ， 进 而调整消毒 液投 加量。 关 键 词 ： 自 动 调 整 消 毒 投 加 量 系 统 ； 铁 路 给 水 ； 应 用 中图 分 类 号 ： R1 2 3文 献 标 志 码 ： B 石家庄供 电段 担负着石太线 石家庄至 阳泉 、 石 太客专石家 庄至 太原 、 石德 线 石 家庄 至德 州 、 京 九 线 黄村至 临西 、 京广 线 松林 店 至柏 庄 、 邯 长 线邯 郸 至长 治 、 津霸线 天津 至霸州共两 千多公 里铁路沿 线 站的生产 、 生 活供 水 任 务 ， 共 有给 水 站 8 6个 ， 扬 水 设备 1 8 2套 ， 消毒 设 备 4 0多套 ， 消 毒 投 加设 备 5 0 多套 。因大部分泵 房是无人值班 ， 消毒水 质检测 只 能 由值班 人员在巡 检 时 ( 小站 每月 巡检 一次 ) 人工 用 比色计 在水泵 出 口检测 出 口水含 氯量 ， 发 现不合 格时人工 调整投加量 。因消毒液本 身有毒 ， 投加多 了对人体有害， 投加少 了起不到消毒作用 ， 并且消 毒液的浓度随存放时间的延长而降低 ， 且扬水设备 中已大量采用变频 供水技术 ， 变频 供水 系统扬水 量 是 随时变化 的 ， 在此 系 统 中用人 工 检测 、 调 整水 泵 出 口消毒液投加量 ， 无 法保证消毒 水质量 。 为 了适 应变频 供 水扬水 量 变化和 消毒 液浓度 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 5 - 2 7； 修订 E l 期 ： 2 0 1 1 - 0 9 ． 1 3 作者简介 ： 谷明川 ( 1 9 5 7 一 ) ， 男 ， 河北石家庄人 ， 工程师 ， 从 事 铁路给水 运行检修工作 。 变 化等 情况 ， 铁路 给水 迫 切 需 要 一套 更 为 科 学 的 实 时 自动检测 水 泵 出 口水 含 氯 量 ， 并 根 据 含 氯量 变化 ， 随 时 自动调 整消毒 液投 加量 的控 制 系统 ， 确 保 消毒水 质实 时合 格 ， 保 证供 水水 质安 全 。为此 ， 我们研 究 采用 了 自动制造 检测 调整 消毒 液投 加系 统 ， 本 文对 此进 行 了总结 。 1系统组 成 “ 自动制造检测 调整 消毒 液投 加系统 ” 是 实现 实时 自动检测 水泵 出口水含 氯量 ， 并 根据 出 口水含 氯量 变化 ， 随 时 自动调 整 消 毒 液 投 加量 的控 制 装 置 。它采 用 国际先进 的余氯在 线仪 ， 实 时 自动检 测 水泵出口水含氯量 ， 把余氯含量的浓度信号转换成 电信号 ， 送 给 控 制 系统 的 可编 程控 制 器 ( P L C) ， 由 P L C控制变频计量泵 ， 随时调整消毒液投加量 ， 循 环往复 ， 使水泵出口水含氯量始终保持在合格范围 内 ， 提高消毒 水质量 ， 保证供 水水质安全 。 系 统 由 二 氧 化 氯 发 生 器 、 可 编 程 控 制 器 ( P L C ) 、 计量泵 、 控制器、 余氯在线仪等组成。如 图 1 所 示 。 2工作 原理 2 ． 1 余 氯在线 仪工 作 原理 余氯在线仪的余氯传感器( C L E) 是外被薄膜 的有 两个 电极 的 电流 计式 传 感 器 ， 金 阴极 是工 作 电极 ， 而氯 化银 作 为 对 应 的 阳极 探 头 与 控制 器 连 接 以后 ， 就 有一 个 固定极 性 的电压 送到 电极 ， 次氯 酸透人薄膜要抵 消电极 的极性 ， 所产生的电流流 25 3 铁路节能环保与安全卫生2 0 1 1 年第 1 卷第 5期 远程监控[ — — ]中 控 计 算 机 ⋯一⋯⋯⋯～一 一一 一 ～ _ [ = 二] [— 0 余氯传感器 l 口ood r] 一一一一 荨 ： ： ： 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 ’ 一 一 一 、 液一 一 一～ ：r⋯ 一 一 ]声光 报警器 二氧化氯消毒液 图 1 消毒设 备示意 图 动抵 消极 性 电流在恒 定条 件下 与次氯 酸 的浓 度呈 正 比， 由传感器 的电子电路转换成标准 的输出信 号 4～ 2 0 mA。 2 ． 2 化学法二氧化氯发生器及消毒液投加工作原理 化学法二氧化氯发生器 ， 设高压反应釜 ， 用变频 计量泵把盐酸和氯酸钠 溶液按 比例 注入高压 反应釜 中， 二者在反应釜中反应生成二氧化氯， 其化学反应 原理 ： N a C I O 3 + 2 H C I - * C I O 2 + 1 ／ 2 C 1 2 + N a C 1 + H 2 0 利 用变频 计量 泵 的压力在 注入 高压反 应釜原 料的同时， 把高压反应釜中已经生成的二氧化氯 消毒液 压人扬 水管 中 。此设备 第一 次使用 必须先 2 5 4 0 V 工作 3 0 ra i n ， 将高压反应釜中制满二氧化氯后 ， 方 可 进行水 质 消毒工作 。 2 ． 3系统 工作 原理 通过余氯在线仪把水泵 出口水余氯含量的浓 度信号转变成 4～2 0 m A标准 电信号 ， 实 时提供 给控制系统 P L C， P L C根据余氯含量大小 自动调 整变频计量泵进入高压反应釜的原料投加量 ， 进 而 控制 二氧化 氯发 生器制 液量 及高压 反应釜 出口 消毒液投加量 ， 循环往复 ， 使消毒液投加量始终保 持在合格之内。控制器现场显示余氯值， 同时传 输给值班室触摸屏和给水集控室监控计算机 ， 实 现 自动化远程监控。图 2为电路控制示意图。 )臣 电源指示 运行按钮 电流表 余氯表 电压表 运行指示 直流 电源 液位报警 加药泵 1 加药泵2 图 2电路控制示意图 铁路节能环保与安全卫生2 0 1 1年第 1 卷第 5期 3 系 统功 能 ( 1 ) 自动 制 造 消 毒 液 ： 投 加好 氯 酸 钠 溶 液 和 盐酸后 自动制造 消毒 液 ， 可 根 据 消 毒水 量 大 小 和 巡检 时间选 定原 料桶 大小 ， 实现无 人 自动化 消毒 。 ( 2 ) 自动 投加 消 毒 液 ， 与 扬 水 泵 联 动 实 现 自 动投加 消毒 液 。 ( 3 ) 出 口水 含氯量 自动检测 ， 用余氯在线仪 实 现 出 口水 含氯量 实 时 自动 检测 。 ( 4 ) 由 P L C控制 根据 检测 的 出 口水 含 氯 量 自 动 调整 消毒原 料 投 加 量 ， 从 而控 制 二 氧 化 氯 发生 器 制液量 ， 即消毒液 投加 量 。 ( 5 ) 出 口水 含氯 量在现 场实 时显 示 。 ( 6 ) 出 口水 含氯量在值班 室触摸屏 实时显示 。 ( 7 ) 出口水含氯量在给水集控室微机上实时显示。 ( 8 ) 原 料缺少 报警 停机 。 4该 系统在 石 家庄铁 路给 水 中的应 用 4 ． 1 设 备组 成 石家庄 客站加压供水 系统 ， 采用无塔 变频技 术 供水 ， 由 1 台变频 设 备控 制 4台水泵 运 行 ， 其 扬水 量和来水 量是随时变化 的。为 了保 证消毒 水质量 ， 研究采用 了 自动制造 检测调整消毒 液投加 设备 ， 其 中： 消毒发 生器采用石家庄 星岛环保设 备有 限公 司 生产的 X D 一 1 5 0 F型二氧化氯发生器， 余氯在线仪 采用德 国普 罗 明特 公 司 的 C L E 3 一 m A ． 2 P P m 余氯 电 极 ， 投 加 泵 采 用 德 国 普 罗 明 特 公 司 的 c o n c 0 7 0 3 t p l 0 0 0 a 2 0 0计量泵 ， 可 编程 控 制 器采 用 台 湾 台 达 P L C， 控 制 器 采 用 德 国 普 罗 明 特 公 司 D U L C O M E T E R ~ D 2 C型控制器 。由上述主要设备 组成 的 自动制 造 、 自动投 加 消毒 液 ， 实 时 检测 出 口 水含氯量 、 根据出 口水含 氯量 自动调 整消毒 液投加 量设备在 石家庄客站加压 供水系统安装 使用 。 其二氧化氯发 生器 、 消毒液投 加及 自动调 整投 加量设备安装在给水所消毒问中， 余氯在线检测电 极 安装在消毒设 备附近墙上 ， 消 毒液投加 点设在 了 地下泵 房 4台泵 的扬水 管总 出口 ， 并 在消 毒液投 加 点后 安装 D N 2 0 0水 表 1 个 ， 加 快 消毒 液 与 水 的 混 合。把余氯电极取样点设在地下泵房扬水管出 口 距消毒液 投加点 2 0 1T I 远 的扬水 管上 ， 取样 点 与余 氯 电极用 管路连接 ， 检测后 的水 样水通 过管路 回到 水池中， 节约水资源。余氯电极与消毒液控制投加 设备 用 电线 连接 。消毒 液 投加设 备 与 消毒 液 投加 点用管路连接 ， 余氯现场显示仪表安装在消毒设备 中 ， 方便 监视 。 4 ． 2运行 方式 按 1 k g氯酸钠加 2 ． 6 k g 水 配制氯酸钠溶 液与 2 8 ％ ～ 3 1 ％盐酸分别 投加满 原料桶 ， 根据该 供水 系 统供水量 和 国标 规 定 消 毒 出 口水 含 氯量 大 于 0 ． 3 m g ／ L ， 末 梢水含氯 量 大于 0 ． 0 5 m g ／ L要 求 ， 把 盐 酸 计量泵设 在 3 0 ， 把 氯 酸钠 计 量 泵设 在 2 8 ， 开 机 运 行 ， 值 班室现 场余氯仪表显示 出 口水 含氯量在 0 ． 1 8 ～ 0 ． 5 m #L之 间变化 ， 距 给水所 3 k m远 的保 晋南 街检 修车 间和 客车栓 管 网末梢 水 含氯 量在 0 ． 0 5～ 0 ． 0 8 m g ／ L之 间变 化 ， 实时达到 国标要求 。 4 ． 3 投 资情 况及 运行成 本 该 工程投 资 7万元 ， 系 统建成 使用 后 ， 既保证 了消毒 水 质 量 ， 又 节 约 了人 力 ， 提 高 了工 作效 率 ， 做 到 了安全优 质供 水 。 运行 成 本 ： 1 ． 5 L盐 酸 +1 L氯 酸 钠 溶 液 = 1 0 0 g 二 氧化 氯 =2 6 3 g有 效 氯 ， 消 毒 2 6 3 m 水 。 按 盐 酸 3元／ L ， 氯酸钠 7元／ k g计 算 ， 则 消 毒成 本 为 0 ． 0 2 5元／m 。 4 ． 4 运 行情 况 该 设备 自2 0 0 9年 7月 1 5日在石家庄客站给水 所安装调试成功并投入使用以来， 未发生故障， 证明 该设备性能稳 定 ， 使用 可靠稳 定 ， 能 自动制 造 、 自动 投加消毒液、 自动检测出口水含氯量 ， 并根据检测的 含氯量结果 自动调整消毒液投加量， 使管网末梢水 含氯量 始终保 持在 合格 范围 之内 ， 并能在 值班 室触 摸屏和给水集控室监控计算机观察 出 口水含 氯量实 时数据 ， 其含氯量数据与现场数据一致 ， 准确无误 。 5 结束 语 自动制造检测调整消毒液投加设备特别适合 铁路 给水 点 多线 长 ， 尤 其 是 变 频供 水 扬 水 量 随 时 变化的特点 ， 它在铁路给水中的应用 ， 其性能 日臻 成熟 。将 其 大量 推 广 应 用必 将 产 生 良好 的效 益 。 给提高消毒水质量 ， 保证水质安全 ， 提高劳动生产 率 和 给水 自动化 管理 水平 创造 条件 。 2 55