雷紅華

（襄陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子工程學(xué)院， 湖北 襄陽 441050）

隨著水資源匱乏和水污染日益嚴(yán)重，廢水的處理與回收越來越引起人們的重視，水處理日益成為工業(yè)生產(chǎn)與居民生活的重要組成部分。[1]現(xiàn)代水處理系統(tǒng)包括有很多種，水過濾器就是其中一種，其作用是濾除原水帶來的細(xì)小顆粒懸浮物、膠體有機(jī)物等雜質(zhì)。[2]傳統(tǒng)的過濾器一般采用網(wǎng)式過濾器，其反沖洗過程大多為手動清洗，過濾器納污量小、易受污物堵塞、過濾效率低，且反沖洗浪費水量大、清洗不徹底、占地面積大、需專人管理。[3]現(xiàn)代自清洗設(shè)備大多采用疊片式過濾器，[4]它雖然解決了普通網(wǎng)式過濾器諸多缺點，但是單個過濾單元可納污的容量是有限的。

分析了目前市場上的自清洗設(shè)備存在的不足，本文設(shè)計的單元式自清洗設(shè)備，通過5臺過濾單元組合構(gòu)成過濾系統(tǒng)，而且每個過濾單元由專用的PLC控制器控制，過濾沖洗狀態(tài)之間能夠自動切換，降低了大型過濾設(shè)備的材料要求和制造難度。系統(tǒng)也可以根據(jù)用戶對過濾處理的容量、速度和精度的不同要求而靈活構(gòu)成。該設(shè)備與其它型號的過濾器相比具有自動化程度高、處理量大、自行清洗排污并不間斷供水、適用性廣泛等優(yōu)點。

一、自清洗設(shè)備過濾與反沖洗原理

圖1 自清洗設(shè)備過濾與反沖洗原理圖

自清洗設(shè)備過濾與反沖洗原理如圖1所示。其原理：原水從進(jìn)水管進(jìn)入右邊兩位三通閥，經(jīng)電磁閥門控制，水流入過濾器過濾，過濾后的水經(jīng)電磁閥門控制進(jìn)入出水管。隨著過濾的進(jìn)行，過濾器吸附的雜質(zhì)增多，過濾質(zhì)量下降，此時設(shè)備需要進(jìn)行反沖洗模式。當(dāng)調(diào)節(jié)左邊的兩位三通閥改變水流的方向，同時關(guān)閉進(jìn)水管閥門，導(dǎo)通排污管閥門，關(guān)閉出水管閥門，導(dǎo)通反洗管閥門。反沖洗水在壓力作用下沖入過濾器進(jìn)行洗滌，污水由排污管排出。洗滌完畢，過濾器恢復(fù)過濾模式，系統(tǒng)將進(jìn)行下一輪反沖洗。

二、基于PLC控制的單元式自清洗設(shè)備設(shè)計

（一）單元式自清洗設(shè)備參數(shù)要求

適用場合：空壓站循環(huán)水泵房。①過濾罐體Ф1200×1200。②Q=150 m3/h，5 臺組合，單臺過濾流量 Q=30 m3/h。③單相電源：220 V 50 Hz、1P、500 W。④進(jìn)水壓力：0.3～0.6 MPa。⑤出水壓力：大于0.2 MPa。⑥過濾效率：大于90%。⑦過濾介質(zhì)為0.5 mm～0.8 mm的海砂濾料。⑧過濾精度10 μm。⑨其余規(guī)格型號：進(jìn)出水管DN150，三通閥DN80，差壓開關(guān)DSP200。

（二）單元式自清洗設(shè)備組成

單元式自清洗設(shè)備主要由過濾罐體、三通閥、差壓開關(guān)、壓力控制管路、PLC控制箱等組成。而每個過濾單元由進(jìn)水管、反洗管、過濾器、出水管、排污管五部分組成，一般在進(jìn)水管和排污管處安裝有電磁閥。

圖2 單元式自清洗設(shè)備電氣控制系統(tǒng)

圖3 單元式自清洗設(shè)備的PLC控制電路圖

單元式自清洗設(shè)備過濾系統(tǒng)由5個相同的過濾單元組成，采用歐姆龍PLC模塊化程序設(shè)計，既可手動控制單個過濾單元或自動控制5個過濾單元同時工作，也可根據(jù)壓差、時間或兩者組合對過濾器進(jìn)行全面控制，并且設(shè)備的每個過濾單元都具有過濾和反沖洗功能。

（三）單元式自清洗設(shè)備電氣控制系統(tǒng)

單元式自清洗設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)能自動檢測每個過濾單元工作狀態(tài)，當(dāng)過濾效果下降時，控制各過濾單元轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)，達(dá)到實現(xiàn)過濾器實時、高效的過濾功能。（見圖2）

本控制系統(tǒng)在啟動后，進(jìn)水閥打開，排污閥關(guān)閉，水進(jìn)入每個過濾單元過濾，然后從出水管排出，其雜質(zhì)被過濾單元的濾芯截留。當(dāng)達(dá)到設(shè)定時間天數(shù)或者某個過濾單元出入水間的壓力差超過預(yù)設(shè)的變化界限時，傳感器檢測裝置向PLC控制系統(tǒng)發(fā)出信號，控制系統(tǒng)控制各個過濾單元進(jìn)行反沖洗。此時，進(jìn)水閥關(guān)閉，排污閥打開，出水管處的壓力大于排污口的壓力，在此壓力作用下，過濾后的清水由濾芯內(nèi)向濾芯外反向沖洗，使附著的雜質(zhì)脫離過濾介質(zhì)表面，沖刷掉的雜質(zhì)由排污口排出。

（四）單元式自清洗設(shè)備的PLC控制電路圖

單元式自清洗設(shè)備的PLC控制電路圖和PLC二次回路圖如圖3、圖4所示。

圖4 單元式自清洗設(shè)備的PLC二次控制回路圖

圖5 單元式自清洗設(shè)備電氣控制柜面板示意圖

圖3、圖4中，可編程序控制器采用CPM1A-20CDR歐姆龍PLC，有手動控制和自動控制方式選擇，包括QF1單相斷路器，HL1電源指示燈，HL2-HL6反沖洗指示燈，HL7-HL11工作指示燈，SB1-SB2手動自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，SB3-SB12手動啟動/停止按鈕，SB13應(yīng)急停止按鈕，K0為時控開關(guān)繼電器，K0-K5小型電磁繼電器，YT1-YT5壓差輸入點。

（五）單元式自清洗設(shè)備電氣控制柜

單元式自清洗設(shè)備電氣控制柜面板示意圖如圖5。編程控制采用手動模式和自動模式兩種，第一次上電后，人為選擇自動或手動。若選擇自動模式，進(jìn)水閥打開，5個過濾單元處于正常的過濾狀態(tài)，15天后或1#～5#壓力傳感器中任一有信號，則設(shè)備啟動自動清洗狀態(tài)，1#～5#過濾單元順序反沖洗，反沖洗結(jié)束后自動返回到正常的過濾狀態(tài)。若需切換到手動模式，則先按下對應(yīng)號的停止按鈕，然后選擇手動模式。若選擇手動模式，每次只能進(jìn)行一臺的反沖洗，在此過程中不可實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換，必須選擇對應(yīng)號的停止按鈕，才可實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。

三、結(jié)束語

基于PLC控制的單元式自清洗設(shè)備的設(shè)計，5臺大容量的過濾單元交替處于過濾和自清洗狀態(tài)，克服傳統(tǒng)過濾器納污量少且無法監(jiān)控等缺點，同時，一個過濾單元狀態(tài)不影響其它過濾單元的工作，因此保證了系統(tǒng)實時不間斷的過濾處理。其系統(tǒng)造價低廉，構(gòu)建靈活，適合于中小企業(yè)的水處理。目前該設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用于用戶，反應(yīng)良好，因其操作方便，價格低廉，預(yù)計將來會有更大的市場前景。

參考文獻(xiàn)：

［1］王燕燕，戴凌漢.自動反沖洗過濾器的改進(jìn)與研究[J].北京化工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010（3）：119-122.

［2］呂艷.水處理系統(tǒng)中過濾器的PLC控制[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2009（5）：90-92.

［3］崔春亮，雷建花，阿不都沙拉木.自主研發(fā)的自動清洗網(wǎng)式過濾器[J].節(jié)水灌溉，2010（10）：46-48.

［4］楊萬龍，宋世良.中國農(nóng)村水利水電[J].疊片式自動反沖洗過濾器的研制，2005（1）：115-117.