一、项目来源
本项目为自行研究、烟台市城市管理局推荐的项目。
二、项目背景
利用MBR工艺处理污水时，MBR膜每日需要使用次氯酸钠药剂进行清洗，因设备老化原因，清洗液会渗出膜池与MBR产水一同进入反渗透膜组内，反渗透膜组被次氯酸钠氧化，影响使用寿命，所以为消除水中余氯对反渗透的影响，反渗透模组前端会加入还原剂来还原氧化性物质。而当MBR清洗时，混合在产水中的次氯酸钠会大大提高余氯浓度，此时需要到现场检测余氯与ORP，现场确认是否需要调节加药量。而之前加药泵为直起模式，要调节加药量只能人员到现场调节，待调节完成后，前期的余氯已对反渗透膜产生影响，极大地影响了反渗透膜的运行寿命，会降低反渗透系统的脱盐率，影响产水水质。待清洗液消耗完后又需要到现场确认余氯与ORP是否恢复正常数值，进而在现场调节加药量。调节过程中，多加的药剂为无效投加，增加了运行成本。我们采用了变频调节加药泵和在线实时检测指标并进行自动化调整加药量的运行方法，代替原有的直起式加药泵和人工现场检测指标的办法，提高了工作效率，延长了反渗透膜的使用寿命，降低了药剂使用成本。
三、技术原理与性能指标
此次研究的是一种简单且具有一定自动化程度的“自动加药系统”，它不仅能用在还原剂加药系统上，还能用在其它类型的药剂处理的生产设备及系统中。控制方案中由ORP、余氯等在线分析仪、PLC、变频器组成的闭环控制自动加药系统，增强了控制先进性和可靠性。此套自动加药系统的投入改变了之前人工加药误差大带来的经济损失，且对于节省人力、降低消耗、确保膜元件寿命安全、保证水质的稳定性，产生良好的经济效益和社会效益。
且随着变频技术的发展和成熟，变频器以其明显的节能效果、高可靠性、较高功率因数及效率，以及优良调速特性操作简单、启动电流小、机械振动和磨损较少、保护功能完善、容易实现自动调节等诸多优点，成为当今电气拖动系统的佼佼者。以变频器、变频电机作为驱动系统，可以最大程度实现节能降耗的目的，自动加药系统正在广泛采用变频调速技术取代传统的调节系统。
相对传统的电气控制方案具有更高的可靠性，控制更精确。采用PLC控制，整个加药系统设自动、手动两种可选择的方式，能稳定的加药，使原水时刻保持 合适的药液浓度，保证进水的各项水质指标基本平稳。能克服传统加药装置加药配药不方便的弱点，自动加药系统操作简单、安全、可靠，有效的提高了加药系统的自动化程度。
四、成熟度
全自动加药装置在水处理加药系统中运行稳定，能取代传统的加药方式，提高了生产效率，节约了生产成本。
五、成果创造性、先进性
自动加药装置采用 PLC程控系统,其调节控制在 PLC内部完成。测量仪表采集工艺系统中的ORP的变化值 ,转化成4~20 mA 的速度给定指令信号,反馈给变频器。变频器通过比较输出量与 PLC控制速度给定之间的大小,自动调节加药泵电机的转速,实现加药计量泵的转速自动控制,从而达到保证系统工艺参数在正常范围内变化的目的。变频器输出的模拟量、干接点信号(变频器运行、故障、控制电源消失等信号)全部进入 PLC 系统,形成闭环控制。
变频调速自动加药设备采用一对一或一对多的电气接线方案。加药泵采用耐腐蚀的隔膜容积往复式计量泵额定功率为 0.25 kW，额定投药量50L/h。工作时,通过活塞在泵缸内作往复运动来吸入和排出液体,使泵的吸水和压水过程不断地交替进行。由于泵电机带偏心轮运转,电机的负载变化较大。当电机转速高于某一值时,随偏心轮惯性增大,从而泵运转的每个周期,电机交替运行在驱动(电动)和制动(发电)状态,使加药变频调速系统有其特殊性。
全自动加药装置在水处理加药系统中运行稳定，取代了传统的加药系统，提高了生产效率，节约了生产成本。
一、应用情况
将原有的隔膜计量泵更换为变频隔膜计量泵，使用变频器与PLC进行控制。改造后降低了药剂的额外使用量，最大程度避免了药剂的浪费，在减少了人员的工作量的前提下，变频器及变频电机又实现了加药泵的节能降耗。根据近几个月技改后的数据测算，使用加药泵电机功率为0.25KW，变频调节在40HZ左右运行，合计每个月节省约1900度电，每年可减少耗电量22800度电，假设电费为0.7元/度，每年可减少用电成本约1.6万元，若加药泵数量可观，此部分可以节省大量成本。在减少用电量的基础上，药剂使用量也在减少，40HZ运行，改造前车间每月消耗约120吨药剂，变频改造后每月可节省约20吨药剂，每吨药剂约1000元，每年节省药剂费用约24万元。根据技改后数据分析统计，全自动加药装置较传统的加药系统，每年可节省成本约25.6万元，并且达到了药剂投加效果最好、药剂消耗最少、工人劳动强度最小、节能降耗最优的目的在实际应用中，由于变频调速自动加药系统中加药泵电机交替运行在电动和发电状态的特殊性,当运行在发电状态时 ,其能量会反馈到变频器的直流侧,此时变频器发出直流过压及过流报警,以致停机或毁坏变频器。要求在变频器直流侧增加滤波器、制动电阻或增大变频器容量。
二、存在的问题
由于加药泵电机的容量较小,而变频器连接在大容量变压器上或有进相电容切换时,会有尖峰电流流过变频器,可能会引致变频器损坏,需要在选择变频器时选择带输入输出电抗器的变频器。变频器主回路中含有高次谐波成分,有时会对变频器周围使用的仪表、传感器产生干扰。同时强大的外部干扰可导致变频器误动作。因此要采取一些必要的防干扰措施。
