浅析机电一体化在线闭环投加药设备
摘 要： （粉体）投加药设备是广泛应用于钢厂、电厂、造纸、石化、生活污水等水处理领域的一种设备，但均为单体投加设备，没有实时在线控制功能。阐述机电一体化（粉体）在线投加药设备的设计原理，及PLC控制原理。
关键词： 机电一体化；在线控制；PLC控制
未来10年是我国污水处理市场的黄金时代，将建成上千座污水处理厂。每座污水处理厂每天要排放含水率约99.2％ 的剩余污泥数百乃至上万吨。
污泥处理技术包括了污泥的浓缩、脱水和干燥三方面的技术。目前国内的污泥脱水主要采用压滤机和离心机技术，污泥经浓缩和脱水后生成泥饼。无论那一种处理方式其脱水效果的好坏，都无一例外的对预处理的污泥浓度的稳定性有着直接重要的关系。
1 设备特点及应用
目前国内污泥处理的主要方法，是利用粉体投加设备向浓缩池内投加固定浓度和固定量的絮（混）凝药剂，浓缩池内污水中的杂质和悬浮颗粒被凝结后沉人池底，再经泥浆泵输送到脱水设备进行脱水处理。
由于污水中的杂质及悬浮颗粒的含量是不固定的，这就造成了絮（混）凝后泥浆浓度的不稳定，从而使脱水设备的脱水效果不理想和不稳定。
机电一体化（粉体）在线闭环投加药设备，采用SCD游动电流检测仪表时实检测输送泥浆管道中泥浆浓度的变化。并将该浓度变化信号送PLC（可编程控制器）处理后，通过变频器控制药剂输送计量泵即控制投加药的量，从而控制泥浆的`混凝浓度，不仅使其浓度稳定，而且使药剂的投加达到了最优化。SCD游动电流检测仪表是用于污水处理中的污泥沉淀脱水、压滤等过程工艺的自动控制中。他可测控经化学处理后的水（或废水）样中，带电离子或颗粒在SCD取样室内的两个电极之间产生的电流。此电流的大小决定于混凝后仍留在水中的正（或负）离子的净余量，因而流动电流值可间接反映混凝效果。
机电一体化粉体在线投加设备，所有气、水、电部件均送PLC控制处理，因此整个系统具有高稳定性和可靠性。
（1）SCD游动电流检测仪采用美国米顿罗公司生产的SC2200产品。该产品稳定性好；精度高。
（2）控制系统采用德国SIEMENS（西门子）公司生产的s7200 PLC控制器，使其具有高可靠性，其它主要器件均采用施耐德公司产品。控制功能包括：现场手动、自动、远方3种控制方式。
（3）液位检测仪表采用了德国EMENS（西门子）公司生产的THE PROLE一体化超声波液位变送器，输出4～20 mA信号，保证了信号的可靠性和准确性。粉位检测采用德国E+H公司生产的阻旋式料位计，用于检测料仓内的粉料情况并送PLC柜处理及显示。
（4）实现了过程全自动处理即无人值守，改善了作业环境，降低了工人的劳动强度。
2 系统结构和工作原理
2.1 系统结构该系统主要由以下部件组成：料仓、供粉机、搅拌机、溶解罐、水用电磁阀、计量泵、超声波液位变送器、SCD游动电流检测仪、粉位计、流量计、PLC控制柜等。
2.2 工作原理当料仓内的粉料低于低粉位时，该粉位检测计发出声光报警信号通知操作人员添加粉料至料仓。
当超声波液位计检测到溶解罐内的液位低于设定的配制液位值时，PLC发出控制命令；开启进水电磁阀，启动电磁牵引器，使其打开供粉机出口密封压板，启动变频器使供粉机按照预先设定好的频率（供粉量）运行。
供粉机输送的助凝剂粉料落人混合器，经水旋流混合后进人溶解罐内。当溶解罐液位上升到搅拌机液位时，PLC发出搅拌机启动指令，搅拌机的启动停止受搅拌机液位控制。
当供粉机运行到PLC预置好的时间时，PLC发出命令；停供粉机、关闭电磁牵引器。当液位上升至高液位时，关闭进水电磁阀，配制过程结束。
计量泵按PLC设定的速度（投加量）输送药液至污泥输送管中。
当SCD检测仪送至PLC的反馈信号（020mA），小于PLC设定值时；经PLC运算处理后控制变频器的控制电流；改变计量泵的药液输送量，从而达到在线闭环控制泥浆浓度的目的。
2.3 PLC控制系统系统中的所有电气驱动部件均在PLC控制下运行，因此要求控制部分具有高可靠性和稳定性。
机电一体化粉体在线闭环投加设备控制主机采用了SIEMENS（西门子）公司生产的s7200系列PLC控制器。该PLC广泛应用在大型钢铁企业的自动化控制上，具有编程语言丰富、通信便捷多样、稳定性高等优点，使得整个控制系统的整机性能有了质的提高。机电一体化粉体在线闭环投加设备通过在宝钢、马钢等冷扎水处理项目上的实际应用达到了国内领先水平。
3 应用效果
机电一体化粉体在线闭环投加设备的使用，达到了：
（1）使絮凝剂投加最优化；
（2）降低化学品投加成本；
（3）提高了污泥脱水率；
（4）保证了脱水设备的出泥稳定性；
（5）符合控制工艺要求；
（6）减少设备检修停运时间；
（7）实现了真正的泥浆在线闭环检测；
（8）迅速反映水质、水量和药量变化，实现加药效果自动跟踪；
（9）相同的水质条件下，降低混凝剂的投加量，从而降低成本，迅速收回投资；
（1O）提高了可靠性，防止人为操作失误，实现监测反应过程，能及时发现投加系统的故障。
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