成都市自来水六厂是一个重力流水厂，其取水和输水都采用重力流方式，设计能力60万m³/日，占城市供水的60%以上。成都市自来水公司利用自身的技术力量经几年的努力实现了从取水到比水全过程的自动化控制和部分环节的智能化．除中控室外，各车间均为无人值守，其生产安全性、水质的提高、耗用的降低都得到了优良保证和极大的促进。

作为水厂自动化难题之一的投药自动化，以其对水质和生严成本的影响显得极具研究值，同时由于影响投药的因素多且复杂使得理想投药自动化的实现非常困难。成都市自来六厂在该领域进行了许多实验(如：比例投加、单因子控制等)，97年底采用投药中心控制即产人员根据反馈的生产参数在中心控制室的计算机屏幕上对计量泵进行调速，进而最终控制混凝剂的投加量(同时积累数据)。由于值班人员调速的间隙性和经验值使该控制方式无法应付浊度、流量的大范围变化，控制精度差，为此于99年初开始了以建立数学模型(前馈+反馈)为重点的投药自动化的实验和研究，并于]999年下半年实现了数学模型方式的投药自动化。

一、系统原理及构成

根据该厂的生产工艺特点，其投药系统分为自动配液分系统和自动投加分系统。该系统包括任意浓度混凝剂的白动配液系统和任意浊度和流量的自动药液投加系统。出于自动配液系统的精度保证主要是原药流量和配水液位计的精度。目前水六厂的原药流量计精度为千分之一，两台高精度雷达波液位仪精确到2毫米，通过PLC的运算和控制可以保证配药精确到千分之五。

投药自动化中自动药液投加系统是通过原水浊度计算出千吨水耗药率进而根据配水流量和配液浓度计算出投加到每组工艺池的药量，最后通过PID调节控制计量泵的转速达到药量的准确投加。另外，为消除配液精度、水质变化、排泥变化、参数设置等的误差，我们在药液投加的过程中还加入了一定范围内沉淀池出水坡度反馈的修正措施。当沉淀池出水浊度偏离设定点较高时，PID调节增加投药量；反之，当沉淀池出水浊度偏离设定点较低时，PID调节减少投药量。

二、系统实现的功能

1、配液自动化

目前六水厂的配液系统可以实现中心控制室设定浓度的全自动配液方式，同时还可以根据配液情况自动计算出投加池中的药液浓度，为药量的定量投加提供了依据。

2、投加自动化

99年1月至川日中旬成都自来水六厂投药系统以中心控制室调速远动控制；99年10月中旬以后，实现了投药系统以数学模型方式投加。

三、系统建立的过程

1、数学模型的建立

由于计算机控制技术的不断发展和完善，建立数学模型已经成为当今投药自动控制的新趋势。从成都自来水六厂的情况来看，各类仪器设备的配备率和运行率都很高，建立数学型的PH、原水浊度、配水流量、沉淀出水浊度、滤后水浊度等参数都能够实现自动采集外，成都自来水六厂的投药系统经过改造以后已经可以实现远地手自动切换、中心控制室的远地训速、各类控制设备的启闭、各类控制参数的监洲等各种功能。以上设备的可*运行和系统设计的功能为建立投药自动控制数学模型打下了坚实的基础。自98年底投药系统中心控制改造完毕后，成都自来水六厂就开始进行了建模所需的数据收集工作。

由于成都自来水六厂每日的供水量变化不大且各工艺系统都在额定负荷状态下工作，另外本厂98年沉淀出水合格率和出厂水合格率都在90%以上，由比成都自来水六厂可以通过原水浊度和千吨水耗率之间的关系建立数学模型，为此，成都自来水六厂的工程技术人员收集了98年4月至11月该厂每日的原水浊度平均值与混凝剂千吨水耗率的统计数据，并通过电子表格进行数学模型公式的推导，从而建立原水浊度平均值与千吨水耗氯的三阶模型公式。从理论上讲，知道某种原水浊度就可以通过运算求出千吨水耗率，再乘以配水流量就可以得出混凝剂投加量，再通过变频调速和流量计控制投加量，最终实现药液的自动投加。但由于各工艺池构造和运行情况不同，从每天原水浊度平均值和混凝剂耗率求数学模型公式只是找到了方法，心用于单的投加系统中容易造成投药的过量和不足的情况。为此该厂将在99年投药自动化远行后通过投药流量计在沉淀出水浊度合格时准确的计量求出原水浊度与混凝剂耗率的关系曲线，进而求得单个系统的数学模型公式。

2、投加设备的维修维护

1999年4-5月，为确保投药数学模型的准确运行，该厂对投药投加设备进行了整修，主要是更换了计量泵进出药的管线，在出药管道上安装了新的备压阀，针对计量泵老化和出药单向阀弹簧损坏的问题，本厂的技术人员专门加工了单向阀弹签，将损坏严重的计量泵进行了更换和检修。为进一步提高投药自控系统的运行效率，1999年11月上旬，成都自来水六厂请德国PEOMINEINT公司技术代表到厂对投药设备进行了维护和了解，根据设备的运行情况制出了各设备的问题解决办法，使得因投药设备问题造成的系统停运问题得到解决。

3、自动化系统实施

为确保投药自动化系统数学模型建成后能可*运行，水六厂的工程技术人员重点抓住改造过程中各项工作的落实，做到硬件安装规范、程序设计严密。通过系统改造进度安排，成都自来水六厂的工程技术人员完成了以下工作。

四、系统运行效果

水六厂投药数学模型投入运行后，药耗和沉淀池出水浊度合格率都得到不同程度的改善，其中药耗比98年同期降低3，沉淀出水浊度提高5%，系统自动运行的时间接近100%。

实现投药自动化后，使得劳动生产率大大提高。以前为保证浊度合格率需配备1名化人员，1名调度人员，两名投药工，而目前只需1名调度人员，1名化验人员，可以节省两名工作人员，且劳动强度大大降低。如果以三班倒计算、工人每月工资1000元计算，每月可以节约工人工资6000元(3x2x1000)。每年节约资金7万元以上。投药自控系统的可*运行将使我厂混凝剂耗率降低，月平均节约药耗3%以上，按我厂每月药耗500KT计算，每月节省药耗1．5万元。投药数学模型运行后，沉淀出水浊度合格率从85%提高到90%。

五、投药系统的发展规划

1、配液系统的优化

提高配液系统的应急能力以满足原水浊度突变(如从50NTU到2000NTU)的需求，我厂拟在2000年4-5月对配液系统进行改造。其具体办法是将原药直接投加到投加池配制需要的浓度以应付浊度突变。

2、数学模型的优化

目前成都市自来水六厂数学模型安全运行已有半年。但沉淀池出水浊度存在一定的振荡，我们认为这与系统时滞和模型参数需进一步优化有关。目前该厂生产数据采集系统完成后系统的数据都实时进入数据库，丰富的数据基础将促使数学模型更为合理科学。

六、结束语

经过多年的实践，成都市自来水六厂的投药自控系统目前发展到依据数学模型定量投加的方式。从运行阶情况来看，基本上能实现系统的全自动运行，但目前尚需要解决的问题是如何进一步降低药耗、提高系统应变能力。我们将努力提高系统的科学性和安全可*性，力争边一步提高成都市自来水六厂的投药自动化水平。