一、控制系统的价值

（一）传统手动 / 定时控制的不足

浅层砂过滤器需要定期反洗恢复过滤能力。传统控制方式有两种：手动控制（人工观察压差，手动开阀反洗）和固定定时控制（每 8 小时或 12 小时自动反洗一次）。这两种方式都有明显不足：

• 手动控制：依赖人工经验，压差判断不准确，反洗不及时或过度，运维工作量大；

• 定时控制：不考虑实际水质，水质好时过度反洗，浪费水和气；水质差时反洗不及时，滤料堵塞。 随着工业自动化水平提升，浅层砂过滤器普遍采用 PLC 自动控制，以压差信号为主、时间信号为辅，实现按需反洗，既保证出水水质，又节约反洗水耗和能耗。

• 
  

（二）压差联动控制的优势

压差联动控制的核心逻辑：过滤器进出口压差反映滤层堵塞程度，当压差达到设定上限，说明滤层截留杂质多，需要反洗；反洗后压差下降到下限，说明滤层恢复，停止反洗，回到过滤状态。 优势：

1. 按需反洗，水质好时自动延长周期，节水节能；

2. 反应及时，水质差时加密反洗，保证出水；

3. 减少人工干预，系统稳定运行；

4. 数据可记录、可远程监控，便于运维管理。

二、控制系统硬件组成

（一）核心控制单元

PLC 可编程逻辑控制器是控制系统核心，采集传感器信号，按照预设逻辑控制阀门动作。小型系统用一体机 PLC，大型多罐系统用模块化 PLC，预留通讯接口接入厂区 DCS。

（二）传感器与仪表

1. 压差变送器：安装在过滤器进出口，连续监测滤层压差，是反洗触发的主信号；

2. 时间继电器：作为定时兜底，最长反洗间隔设定；

3. 液位开关：反洗水箱高 / 低液位，保护反洗水泵；

4. 浊度仪（选配）：出水浊度在线监测，间接判断滤料状态；

5. 流量计（选配）：监测过滤流量，核算处理量。

（三）执行机构

1. 气动 / 电动阀门：进水阀、出水阀、反洗进水阀、反洗排水阀、进气阀，由 PLC 控制开关；

2. 反洗水泵：提供反洗水流；

3. 鼓风机（气洗用）：提供反洗气流；

4. 电磁阀：控制气动阀门气路。

三、控制逻辑设计

（一）过滤状态

正常过滤时，进水阀、出水阀打开，反洗阀关闭。水流从上部进入，穿过滤层，从底部集水系统流出。PLC 持续监测进出口压差。

（二）反洗触发条件

满足以下任一条件，启动反洗程序：

1. 压差触发：进出口压差≥设定上限（一般 0.05～0.08MPa）；

2. 时间触发：距离上次反洗时间≥设定最长间隔（一般 24h）；

3. 手动触发：运维人员就地或远程手动启动反洗。 压差优先于时间，时间作为兜底，防止传感器故障导致永不反洗。

（三）反洗时序

标准气水联合反洗时序：

1. 过滤停止：关闭进水阀、出水阀；

2. 排水：打开反洗排水阀，排掉罐内余水，30～60s；

3. 气洗：打开进气阀，鼓风机启动，气洗 60～90s；

4. 气水同洗：反洗水泵启动，同时进气，气水联合洗 60～120s；

5. 水洗：关闭进气阀，单独水洗 90～150s，直到排水清澈；

6. 漂洗：小流量漂洗 60s；

7. 恢复过滤：关闭反洗阀，打开进水、出水阀，回到过滤状态。

（四）多罐并联联锁

多台过滤器并联运行时，控制系统必须联锁：

1. 同一时间只允许一台反洗，禁止多台同时反洗，避免母管压力波动、反洗水量不足；

2. 一台反洗时，其余罐正常过滤，总流量小幅下降，不影响系统连续供水；

3. 反洗顺序按编号依次进行，或者根据各罐压差触发顺序排队。

（五）报警与保护

1. 反洗后压差无法恢复至下限，报警提示滤料板结或反洗系统故障；

2. 气源压力低，报警；

3. 反洗水箱液位低，停反洗水泵，保护水泵；

4. 阀门动作超时（阀位反馈信号未到位），报警。

四、参数设定与优化

（一）压差上下限设定

• 上限：新滤料初始压差 0.02～0.03MPa，一般设定上限 0.06～0.08MPa，即压差达到新滤料的 2～3 倍时反洗；

• 下限：反洗后压差回落至 0.02～0.03MPa 视为恢复正常；

• 如果反洗后压差始终高于下限，说明滤料污染或板结，需要人工检查。

（二）反洗时间设定

根据水质和滤料类型调整：

• 清洁水质：反洗时间短，气洗 60s + 水洗 90s；

• 高浊度 / 黏泥水质：延长气洗时间，气洗 90s + 水洗 150s；

• 定期观察反洗排水，排水清澈即可停止漂洗，不要固定时间跑满。

（三）季节性调整

夏季水温高、菌藻繁殖快，适当降低反洗压差上限，加密反洗；冬季水温低、水质稳定，可以提高上限，延长周期。

五、工程案例：多罐并联自动控制改造

某污水处理厂浅层砂过滤器，6 罐并联，原定时控制每 12 小时反洗一次。问题：水质好的时段过度反洗，浪费水；雨季水质差时反洗不及时，出水超标。 改造方案：加装压差变送器，PLC 改为压差联动控制，上限 0.07MPa，下限 0.025MPa；设置 24 小时定时兜底；多罐联锁单台反洗；接入厂区 SCADA 远程监控。 改造效果：反洗周期根据水质自动调整，水质好时延长至 20～30 小时，雨季缩短至 6～8 小时；反洗耗水量下降 40%；出水稳定达标；运维人员远程监控，巡检工作量减少。

六、常见问题解答

Q1：压差变送器会不会堵？ A：会。引压管容易沉积杂质，需要定期排污。建议选用带隔离膜片的压差变送器，或者加装反吹装置。每季度校准一次零点。

Q2：PLC 控制比定时控制贵多少？ A：增加压差变送器和 PLC 模块，成本增加约 10%～15%，但节水节能、减少运维，一般 1～2 年收回成本。

Q3：反洗的时候系统会断水吗？ A：多罐并联系统，单台反洗，其余罐继续过滤，不会断水。单台设备系统反洗时会短暂断流，需要设置反洗水箱或者用户允许短时断水。

其他相关产品关键词：

高效浅层砂过滤器

工业浅层砂过滤器

单罐浅层砂过滤器

参考文献 

[1] GB 50050-2017 工业循环冷却水处理设计规范 [S]. 北京：中国计划出版社，2017. 

[2] 王兆义。可编程控制器教程 [M]. 北京：机械工业出版社，2020. 

[3] 张军。浅层砂过滤器自动反洗控制系统优化 [J]. 工业水处理，2022，42 (09):117-120.