净水技术 | 磁力离心泵在水厂加药系统技改中的应用
栏目导读：科技论文的要求和定位为写作设立了一个较高的入门门槛,同时也对广大县镇级别一线水务工作者的行业交流设置了较大的障碍。《净水技术》以推动行业的全面技术进步为己任，针对县镇级水务工作者的交流需求设立县镇专栏，让县镇水司的技术人员轻松交流和展示，并学习更多一线实践中的检验和教训，在头脑风暴中寻求思路，探索未来。本栏目由深圳市清时捷科技有限公司冠名支持，并设立栏目专论优秀论文奖。
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基本情况
小榄自来水厂聚合氯化铝(PAC)投加原系统主要由机械隔膜计量泵、计量泵相关配套设备和电磁流量计组成。共安装6台B-353P机械隔膜式计量泵，计量泵最大流量为353 L/h，电机功率为0.37 kW，其中3台运行,3台备用，工作原理如图1所示。通过对水厂的一级泵房机组性能及全年原水浊度分析，平流沉淀池在供水低峰时最小制水量约800 m3/h，原水浊度为0～10 NTU，此时该组平流池净水剂投加量只需8 L/h；在高峰期时最大平流沉淀池制水量可达5 500 m3/h，汛期最大浊度超过1000 NTU，此时该组平流沉淀池PAC投加量大于440 L/h,如图2所示。因此，各投加点的流量控制在8～500 L/h，才能满足全年不同流量和原水浊度的净水剂投加要求，从而更合理、更有效地进行混凝沉淀处理。
图1 改造前工作原理图
图2 加药量和原水浊度关系图
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遇到的问题及原因
该组投加设备使用年限已久，已超出设备的经济运行周期，维修频率高，实际运行中流量调节范围缩小，低流量时运行不稳定，又因聚合氯化铝原液有杂质导致背压阀、单向阀容易堵塞造成流量不稳定，因此，在低流量低浊度、高流量高浊度时难以控制投加量。
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改造措施
3.1 改造方案
针对投加系统存在的问题，为节约改造成本，提高投加量，采取以下改造方案：选用磁力离心泵、智能调节电动球阀、电磁流量计及控制单元等设备实现恒流投加，如图3所示。同时,基于磁力离心泵性能及原理，采用变频器恒压运行，实现一台泵多点投加，简化投加管道工艺，减少溢流阀、背压阀、均流罐等设备。
图3 改造方案图
3.2 设备选型
在磁力离心泵的选型上根据全厂最大投加量和最小投加量及扬程需高于投加管道的压力进行选型，再通过变频器保持合适压力，实现恒定压力使投加量更稳定。所选用无泄漏磁力离心泵参数如表1所示，对应选择ABB变频器为0.37 kW。
离心泵性能根据能够满足全厂的净水剂投加量。小榄自来水厂共有3个净水剂投加点，并联安装3个DN15智能电动球阀，其中经过特制的电动球阀阀体设计，可使流量精确到5～1 000 L/h，且基本满足线性关系。
3.3 PLC与智能电动球阀实现PID控制
上位机远程控制，通过控制器对智能电动球阀、流量计数据采集及PID进行控制，实现终端机输入目的流量给定值，通过控制器PID控制，方便地输出所需要的电动阀开度值，通过4～20 mA模拟量通讯，输出到智能电动球阀。下一步将根据制水流量、原水浊度等参数综合运算，实现全自动投加量控制运行，原理图4所示。
图4 电气原理图
3.4 增加管道静态混合器与自来水混合装置
由于储液池体积有限，不能直接将液体PAC稀释到一定的浓度，在使用时还需与一定比例的自来水在矾池充分混合搅拌。现在投加管道安装一套稀释混合装置，可调节一定比例的水进行混合。
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改造后效果
4.1 调节流量范围大、流量平稳
经过实际应用，流量比原来使用机械隔膜计量泵稳定，流量控制可达到上位机给定值，流量调节可在5～1 000 L/h。即便是春节期间供水量少、汛期供水量大、浊度高也可精准定量投加，改造前后投加量对比如图5所示。
图5 改造前后加药流量
4.2 设备投资少
成套隔膜计量泵投加设备多，且价格高，因此，现改用磁力离心泵，成套设备投入大大减少。
4.3 设备维护少
使用隔膜计量泵经常会出现背压阀堵塞清理、单向阀损坏更换、隔膜破裂更换、管道压力高漏气维修等情况。此套改造设备由于使用PID控制，即使出现管道堵塞，PLC也能自动调节电动阀开度进行冲洗，大大地降低了设备维护成本。
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总结
本文主要介绍磁力离心泵及智能电动球阀组成的定量投矾装置在自来水厂的应用。现已应用到中山市小榄水务有限公司自来水厂，运行结果表明，该设备投入费用低，流量范围调节大，流量控制稳定，具有运行可靠、操作方便、维护少等特点。经过近半年的实际投入运行，达到了设备改造的目的。