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1 前言 湛江市赤 坎水質(zhì)凈 化廠的曝氣風(fēng) 機(jī)原設(shè)計 是采用單 級 羅 茨風(fēng)機(jī) , 曝氣風(fēng)量 的 自動調(diào)節(jié)是 采用調(diào)節(jié) 風(fēng) 門方式來 實(shí) 現(xiàn) 。 但后來變更為變頻 調(diào)整 的多級離心風(fēng)機(jī), 但相應(yīng) 的 自控 系 統(tǒng) 未 能及時改變 。 風(fēng)機(jī) 的變頻調(diào) 速僅 能在現(xiàn)場控制柜上手動 調(diào) 節(jié) , 中央 控制 系統(tǒng) 的調(diào)節(jié)是通過操作人 員遠(yuǎn)程調(diào)節(jié) 出氣 風(fēng)門 的開度來實(shí)現(xiàn) , 但出氣 風(fēng)門 的 調(diào) 節(jié)會引起風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓 過高 , 并經(jīng)常造成風(fēng)機(jī) 因過風(fēng)壓而保護(hù)停機(jī) 。 原風(fēng)機(jī)的 自動控制系 統(tǒng)既不能對生產(chǎn) 工藝進(jìn)行有 效的控制 , 也不 能 達(dá)到省電 節(jié)能 的要求 。 因此 , 對該風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行 改進(jìn)是相 當(dāng)迫 切的 。 2 系統(tǒng) 的技術(shù)要求 2. 1 解 決 風(fēng)機(jī)的喘振問 題 風(fēng)機(jī)在起動時 要快速越過 330 0 一3480 R PM 的喘振 區(qū)域 , 可以通過設(shè)置變頻器內(nèi)部參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 2. 2 風(fēng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速調(diào) 范圍在 35 00 ~ 3 80 0R Ph4 0 2. 3 防止風(fēng)機(jī)急劇 升 降 速 風(fēng)機(jī)速度變化 應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。 當(dāng)好氧池 的 D O 值在工藝參 數(shù)要求 的范圍 時 , 風(fēng)機(jī)應(yīng)穩(wěn)定運(yùn) 行 。 當(dāng)操作 人員 手動輸 人遠(yuǎn) 程控制 的速度 時 , 風(fēng)機(jī) 的轉(zhuǎn) 速應(yīng)平緩升降(平 均每秒 1 轉(zhuǎn) ) 。 2. 4 在兩 臺風(fēng)機(jī)運(yùn) 行時 如 果好氧池 的 D O 值過高 , 則能 自動停止其中一 臺非 主 風(fēng)機(jī) 。 2. 5 在一 臺 主 風(fēng) 機(jī) 單 獨(dú) 運(yùn)行 時 如 果 好 氧 池 的 0 0 值 過 低 , 則 能自動 增 啟 一 臺待用 風(fēng)機(jī) 。 3 風(fēng)機(jī) 自控 系統(tǒng)的 實(shí)現(xiàn)
3. 1 控制 參數(shù) 的選擇 風(fēng) 機(jī)工作 的目的 是對好氧池 進(jìn)行曝氣 , 反映其曝氣效果 的 參數(shù)是生物分解的需氧量 (D O 值 )。 本廠 的風(fēng) 機(jī)同時對兩 個好氧池進(jìn)行曝氣 , 因 此 控制參數(shù)采用 兩個好氧池 D O207 、 D0 20 8 的平均值 。 3. 2 智能數(shù) 字 P刃 D 調(diào) 節(jié)器 的建 立 在上位機(jī) 建立智能的數(shù)字 PID 調(diào) 節(jié)器 , 該 PID 調(diào) 節(jié) 器能 對風(fēng) 機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行 自動 控制 , 同 時 , 該 PI D 調(diào) 節(jié)器在調(diào) 節(jié) 轉(zhuǎn)速 過程 中應(yīng)受 時 間控 制 (平均 每秒 1 轉(zhuǎn) ), 避免風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇升 降而對機(jī)械造成沖擊性 的損壞 。 3. 3 工藝 控制 參數(shù)的范圍 在 自動 控制時 , 操作員可 輸人七個 D O 值 、一個 時間 參數(shù) t 和 兩個極 限轉(zhuǎn)速參數(shù) (當(dāng)然 在初 始狀 態(tài) 時電腦可 調(diào)用默認(rèn)的 D O 值、 時 間參數(shù)和極 限轉(zhuǎn) 速參 數(shù)), D 0 1< D 0 2< D O3 < D O4 < D 05 < D 0 6 < D 0 7 。 其 中 D 0 4 是 D O3 與 D OS 之和 的 平均值 , D O4 是 PID 調(diào) 節(jié)器的控制 目的值。 設(shè)置時間參數(shù) t 的目的時 防止 D O 測量值 的受干 擾和意外 的變化 。 設(shè)置風(fēng) 機(jī)兩個極限 轉(zhuǎn)速 Pl 和 P2 , 其中 , Pl 為最小轉(zhuǎn)速 , PZ 為最 大轉(zhuǎn)速 。 3 . 4 主風(fēng)機(jī)的設(shè) 置 為了保證污 水處 理的質(zhì)量和 自控系統(tǒng) 的穩(wěn)定運(yùn) 行 , 操作 員須設(shè)置主風(fēng)機(jī) 。 在正 常的運(yùn) 行過程 中 , 主 風(fēng)機(jī)是處于 長期 運(yùn) 行狀態(tài) 。 為了保證 三 臺風(fēng) 機(jī)運(yùn)行時間基本相同 , 操 作員 可 根據(jù)實(shí)際情況對主風(fēng)機(jī)的設(shè)置進(jìn)行切換 。 3. 5 用 D O 值 自動 控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 及 開 停的方 法 3. 5 . 1 如果 已 經(jīng)有兩 臺風(fēng)機(jī)進(jìn)行手動運(yùn)行(包括現(xiàn)場手動 和 遠(yuǎn)程手動 ), 則不進(jìn)行 自動控制 。 3. 5. 2 將風(fēng)機(jī)設(shè)置為 自動運(yùn)行 (至少一臺) 。 3. 5 . 3 當(dāng)在使用 PI D 調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)時 , 以 D 0 4 值為基 準(zhǔn) , 調(diào)節(jié)范圍在 D 0 2 與 D 0 6 之 間 。
3
.
5 .4 D O 值在 D 0 2 與 D 0 6 之間 時 , 保持 現(xiàn) 已.運(yùn)行 的 風(fēng) 機(jī) (可 能 兩臺 , 也可 能一 臺) , 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn) 速用 PID 調(diào)節(jié) 器進(jìn)行 調(diào)節(jié) 。 如果 D O 值繼續(xù)下降小于 D OZ 時 , 按下第 3. 5. 5 步執(zhí) 行 ; 或者 DO 值繼續(xù)上升 到 D O6 值時 , 則按下面第 3. 5 .6 步 執(zhí)行。 3. 5. 5 D O 值 小于 DOZ 時 , 將 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢地調(diào)高至 PZ 穩(wěn)定運(yùn)行 。 D O 值繼續(xù)下 降小于 D OI 且保持 t 時間 后 , 在只 開 一臺風(fēng)情況下 , 則按下面第 3. 5. 7 步執(zhí)行 。 如果 D O 值小 D 0 1 且 已開 兩臺風(fēng)機(jī)時 , 則繼續(xù)保持轉(zhuǎn) 速為 PZ 穩(wěn) 定運(yùn)行 。 或者 D O 值繼續(xù)上升到 D 0 4 時執(zhí)行第 3 5 . 4 步 。 3. 5. 6 D O 值大于 D O6 時 , 將轉(zhuǎn)速緩慢地調(diào) 低至 Pl 穩(wěn)定 運(yùn)行 。 當(dāng) D O 值繼續(xù)上升大于 D O7 且保持 t 時 間后 , 在已 開兩 臺風(fēng)機(jī)時 , 執(zhí)行第 3 . 5名 步 。 當(dāng) D O 值大于 D o 7 且僅開 一 臺風(fēng) 機(jī)時 , 則繼 續(xù)保持轉(zhuǎn)速為 PZ 穩(wěn)定運(yùn)行 。 或者 DO 值下降到 D O4 時執(zhí)行第 4 步 。 3. 5 7 當(dāng) D O 值降至小 于 D OI 時 , 例如只 開 2# 風(fēng)機(jī) , 則 判斷 3# 風(fēng)機(jī)是否 正 常且 已在遠(yuǎn)程 自動狀態(tài) , 是則起動 3# 風(fēng) 機(jī) , 否則繼續(xù)判 斷 l# 風(fēng)機(jī) 。 將兩 臺風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢地 調(diào)節(jié) 到 P2 , 然后穩(wěn)定運(yùn)行 , 當(dāng) D O 值升到 D0 4 時 , 用 PID 調(diào)節(jié)器進(jìn)行 調(diào) 節(jié) 。 3 . 5 . 8 當(dāng) D o 值升至大 于 D O7 , 停其 中一臺非主風(fēng)機(jī) 。 如 果 D O 值繼續(xù)上升 則穩(wěn) 定轉(zhuǎn)速在 Pl 運(yùn)行 。 或者 D O 值將會緩慢地下降 , 當(dāng) D O 值降到 D O4 時 , 執(zhí)行第 4 步 。 3.5. 9 第 3. 5. 4 一3. 5. 8 步互相配合執(zhí)行 。 3. 5 . 10 控制過程 圖如下圖一所示 :

4 運(yùn)行效果 圖二 是2 00 5 年 n 月 26 日 8 時 至 28 日 20 時系統(tǒng)建立 前 的 D O 曲線。 從 圖中的 D O 曲線可 以看出 , 在 自控 系統(tǒng)建 立 前 , 由 于 風(fēng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 采 用 人 工 控 制 , D O 值 (D 0 20 7 、 D O20 8) 波動較 大 , 在 0. 6 一4. 8 之 間反復(fù)無 常地 變化 , 并遠(yuǎn) 遠(yuǎn)偏離 D O 的工藝要求值在 1 . 5 一2. 5 之間的控制 范圍 。 圖三是 200 5 年 12 月 2 6 日 8 時至 28 日 20 時 系統(tǒng)建 立后 的 DO 曲 線 。 從 圖 中的 D O 曲 線可 以看 出 , 在 自控系 統(tǒng)建 立后 , 由于風(fēng) 機(jī)轉(zhuǎn)速采用 自動控制 , DO 曲線 基本上是較為 平穩(wěn) , 僅是在 27 日 0 時左右在停一臺提升泵后 , 因進(jìn)水量 一 減 少 一 半 , 造 成 D O 值 突 然 升高 , 但 D O 值 (D 0 207 和 D O20 8 的 平 均值 ) 仍在工 藝要求 值 1. 5 一2. 5 之 間 的 控制 范 圍 。 通 過 系統(tǒng)建立 前后一個月 內(nèi)同一時 段的 D O 曲線進(jìn)行對 比 , 說明了該 自動控制系統(tǒng)完全達(dá)到對土藝參數(shù) D O 值的控 制要求 。 由于 該 自動控制系統(tǒng)是在綜 合地考慮風(fēng) 機(jī)的機(jī)械 運(yùn) 行特性 、 計算機(jī) 通訊 和 變頻器柜 的控制等各方 面因素而 建 立 的 , 系統(tǒng)經(jīng)過半年多 時間 運(yùn)行 , 一直能對生產(chǎn)過 程的 不藝進(jìn)行有效穩(wěn)定地控制 。

5 存在問題 由于 污 水處理是一個復(fù)雜 的過程 , 很多 因素都會影 響好 氧池 中的 D O 值變化 , 如污水 中 COD 、進(jìn) 水量 、 污泥 回流量 、 氧化溝 的好氧池與缺氧池之間的 內(nèi)回 流量等。 并且系統(tǒng)中采 用 的 D o 值是兩個 好氧池 中 D O (D o 20 7 、D 0 208 )的平均值, 因 此 , 系 統(tǒng)的控制肯定會存在一定的偏差 。

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