电子技术与城市给水

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城市给水事业是密切关系到工业生产和人民生活的重要部门之一。近代的给水事业中,在水质检验、工艺参数的测量、产水构筑物的自动化、远动化以及输水管网等方面都愈来愈广泛地采用了电子技术。目前电子技术已经成为给水工程不可缺少的重要组成部分。下面我们简单介绍城市给水事业中电子技木的应用情况。

水质的检验

城市给水水质的检验一般包括浑浊度、剩余氯、pH值、色度、硬度、细菌等项目。目前专用的电子测量方法正在逐渐代替一些化学试验方法。采用专用的电子测量仪器不但能够得到准确的结果,而且通过电子放大器将信号放大后,还可以控制执行机构来实现自动控制和自动调节。

图1
图1 🔍原图 (895×399)

图1是一种浑浊度连续测定的专用仪器——光电浊度仪的示意图。光源通过聚光镜后分为两束光线,经由同步电机带动的遮光盘交替地通过被测水样。仪器在平衡状态时,光楔位置恰好使两束光线的照度相等。当被测水样浑浊度变化时,两束光线透过水样产生的透射光和散射光失去平衡,光电管上产生与电机驱动电源相同频率的信号,通过电子放大器后使电机转动并带动光楔移动,使二束光线重新达到平衡,光楔移动的距离即表示了水样的浑浊度数值。

图2
图2 🔍原图 (1097×472)

为了有效地保证出厂水水质符合饮用标准,必须严格控制消毒药剂的投加。若以氯气作为消毒药剂时,则应该保证出厂水中含有一定量的剩余氯。剩余氯的测定方法很多,有电极法、连续比色法等。电极法是用白金、黄铜作为电极,在被测水样中产生原电池作用,在电极上产生的电势即反映了剩余氯的大小。但采用这种方法时必须设法补偿水中其他成分的离子对测量的“干扰”。连续比色法如图2所示,它的光学原理大体与浑浊度测试仪相似。在被测水样中注入一定比例的显色剂,则水样按其剩余氯的多少呈现出不同的色度。两束光线分别通过标准比色皿和被测水样,照射在光电元件上,用电流比率计测出两个光电流的差值,即表示出了剩余氯的含量。还可以将测得的电信号放大后推动执行机构,自动地调节加氯机的投加量。

工艺参数的测定

除了上面介绍的水质参数之外,在给水工艺过程中倘有水压、水位、水量等参数。这些非电量通过变换器转换成电量,再经过电子放大器将信号放大后由二次指示仪表显示出来。

图3
图3 🔍原图 (1045×327)

图3是水压测量和远传设备。它用差动变压器作为变换器。差动变压器的铁心是和压力计的弹簧管连接的。当水压变化时,铁心将随压力变化改变其在线圈中的位置,从而改变了差动变压器次级线圈的感应电势,再经过放大和整流、滤波传送至二次仪表显示。

在水量的测量方面,应用电子专用计量仪表更为普遍。如半导体电传转子流量计、光电式转子流量计、电子流量计等均已在生产中使用。水位的测量目前也已经有了超短波式、电容式等专用测量仪器。

净水设备的自动化

把浑浊的河水处理成洁净的自来水,要有一番复杂的净化工艺过程。一般来讲,净水设备包括沉淀池、混凝池、过滤池、清水池以及投药设备和滤池冲洗设备。这些设备必须具备自动化的技术条件才能根据工艺要求经济、协调、可靠地工作,电子技术在其中起到了巨大的作用。

在沉淀池中,混凝沉淀截留下来的大量泥渣沉积在池底,经过一定时期的运行,沉渣超过一定数量时就需要将这部分沉渣排除出去。沉渣位置的检查可以利用光电管来进行。在测定的标高处安设光源和暗通光电继电器,当泥渣淤积至规定标高时,光源和光电管之间被泥渣填充,照射于光电管上的光束强度降低,使继电器动作。执行机构将排泥管上的闸门打开,将泥渣排出,经过一定的延时后自动关闭闸门。

净水过程中要投加大量的混凝、消毒药剂,投加量将随原水水质和水量的变化而改变。例如以水量的变化来改变投加量的自动调节系统,通过节流元件得到与流量成比例的压力差,从带有传感器的浮子差压计上得到相应的电信号,通过比较、放大等环节带动执行机构来增加或减少投药量。由于影响净水效果的因素较多,往往不能单纯根据水量来调节投药量。这样就需要根据更多的参量通过电子线路进行逻辑判断,进而更准确地调节投药量,获得更加良好的技术经济效果。

输水管网

城市的输水管由于铺设年代不一,道路情况和地下土质的不同以及季节变化等因素的影响而造成管道有不同情况的破损以致漏水。当输水干管漏水时,因水压较大,往往将路面顶开溢出,这样的漏水极易发现。然而也有因地面坚固,漏出的水不能溢出的,对于这种“暗漏”必须用专用的听漏工具搜寻。

图4
图4 🔍原图 (734×388)

图4是一种半导体检漏器的工作原理图。将“检漏饼”(特制的高灵敏度拾音器)置于地面,若在它下面的管道有破损时,漏水处高压水从破损缝隙喷出所产生的振动以及喷射出来的水冲击地层时产生的声波,必然由地层传至地面被“检漏饼”接收。这样漏水声音经由“检漏饼”变为电能的强弱变化,经半导体放大器一方面由耳塞转变为声音,另一方面电能再经二级放大,由微安计中得出读教。寻找漏水部位时即可用“听”的方法,也可以用微安计的指数判断。

图5
图5 🔍原图 (774×310)

在进行管道维修、铺设新管以及核对管线图纸时必须确切了解原有地下管线的位置、走向和敷设深度。图5为一种电波寻管仪。它由发射机和接收机两部分组成。工作时发射机和接收机保持一定距离S,当两者均“搜索”至地下管道上方时,发射机发出的电磁波即可经地下管线传播至接收机,接收机的耳机内的音频声音即发生变化,从而判断出管线位置。

集中控制

城市给水系统包括水源、水厂、加压站、供水管网等许多复杂的环节。只有全面、及时地了解整个系统的运行状态并进行及时的调整,才能满足城市用水的需要和取得良好的经济效果。因此,应用电子技术实现远控、远讯、远测是城市给水事业的重要一环。

采用集中控制的方法,可以在中心控制室对净水设备和进水泵站、送水泵站、补压泵站的水泵机组进行远控,并对设备运行信号和运行参数进行远讯和远测。这些远动装置的通道可以采用城市电话线或自行敷设的有线通道,也可以采用无线通道。

图6
图6 🔍原图 (1384×839)

图6表示的是采用无触点远动装置,由中心控制室对一个水厂进行多路遥测、遥讯、遥控和电话通信的示意图。被控制水厂的水位、水压、水量等参数以及设备开停的信号均可传送至中心控制室,由数字式仪表和信号灯显示出来。水厂内的净水、送水设备也可以在中心控制室进行远方操作。此外,采用载波电话通信技术, 可保证在进行遥测、遥讯、遥控的同时作通话联系。(天北)