多級離心風機自動系統的實現
關鍵詞：多級離心風機 自動系統的實現 發布時間：2013-10-15 點擊數：1487
1 前言 湛江市赤 坎水質凈 化廠的曝氣風 機原設計 是采用單 級 羅 茨風機 , 曝氣風量 的 自動調節是 采用調節 風 門方式來 實 現 。 但后來變更為變頻 調整 的多級離心風機, 但相應 的 自控 系 統 未 能及時改變 。 風機 的變頻調 速僅 能在現場控制柜上手動 調 節 , 中央 控制 系統 的調節是通過操作人 員遠程調節 出氣 風門 的開度來實現 , 但出氣 風門 的 調 節會引起風機的風壓 過高 , 并經常造成風機 因過風壓而保護停機 。 原風機的 自動控制系 統既不能對生產 工藝進行有 效的控制 , 也不 能 達到省電 節能 的要求 。 因此 , 對該風機的控制系統進行 改進是相 當迫 切的 。 2 系統 的技術要求 2. 1 解 決 風機的喘振問 題 風機在起動時 要快速越過 330 0 一3480 R PM 的喘振 區域 , 可以通過設置變頻器內部參數來實現。 2. 2 風機 的轉速調 范圍在 35 00 ~ 3 80 0R Ph4 0 2. 3 防止風機急劇 升 降 速 風機速度變化 應平穩進行。 當好氧池 的 D O 值在工藝參 數要求 的范圍 時 , 風機應穩定運 行 。 當操作 人員 手動輸 人遠 程控制 的速度 時 , 風機 的轉 速應平緩升降(平 均每秒 1 轉 ) 。 2. 4 在兩 臺風機運 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 風機 。 2. 5 在一 臺 主 風 機 單 獨 運行 時 如 果 好 氧 池 的 0 0 值 過 低 , 則 能自動 增 啟 一 臺待用 風機 。 3 風機 自控 系統的 實現
3. 1 控制 參數 的選擇 風 機工作 的目的 是對好氧池 進行曝氣 , 反映其曝氣效果 的 參數是生物分解的需氧量 (D O 值 )。 本廠 的風 機同時對兩 個好氧池進行曝氣 , 因 此 控制參數采用 兩個好氧池 D O207 、 D0 20 8 的平均值 。 3. 2 智能數 字 P刃 D 調 節器 的建 立 在上位機 建立智能的數字 PID 調 節器 , 該 PID 調 節 器能 對風 機轉速進行 自動 控制 , 同 時 , 該 PI D 調 節器在調 節 轉速 過程 中應受 時 間控 制 (平均 每秒 1 轉 ), 避免風機轉速急劇升 降而對機械造成沖擊性 的損壞 。 3. 3 工藝 控制 參數的范圍 在 自動 控制時 , 操作員可 輸人七個 D O 值 、一個 時間 參數 t 和 兩個極 限轉速參數 (當然 在初 始狀 態 時電腦可 調用默認的 D O 值、 時 間參數和極 限轉 速參 數), 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 節器的控制 目的值。 設置時間參數 t 的目的時 防止 D O 測量值 的受干 擾和意外 的變化 。 設置風 機兩個極限 轉速 Pl 和 P2 , 其中 , Pl 為最小轉速 , PZ 為最 大轉速 。 3 . 4 主風機的設 置 為了保證污 水處 理的質量和 自控系統 的穩定運 行 , 操作 員須設置主風機 。 在正 常的運 行過程 中 , 主 風機是處于 長期 運 行狀態 。 為了保證 三 臺風 機運行時間基本相同 , 操 作員 可 根據實際情況對主風機的設置進行切換 。 3. 5 用 D O 值 自動 控制風機轉速 及 開 停的方 法 3. 5 . 1 如果 已 經有兩 臺風機進行手動運行(包括現場手動 和 遠程手動 ), 則不進行 自動控制 。 3. 5. 2 將風機設置為 自動運行 (至少一臺) 。 3. 5 . 3 當在使用 PI D 調節器進行調節時 , 以 D 0 4 值為基 準 , 調節范圍在 D 0 2 與 D 0 6 之 間 。
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5 .4 D O 值在 D 0 2 與 D 0 6 之間 時 , 保持 現 已.運行 的 風 機 (可 能 兩臺 , 也可 能一 臺) , 風機轉 速用 PID 調節 器進行 調節 。 如果 D O 值繼續下降小于 D OZ 時 , 按下第 3. 5. 5 步執 行 ; 或者 DO 值繼續上升 到 D O6 值時 , 則按下面第 3. 5 .6 步 執行。 3. 5. 5 D O 值 小于 DOZ 時 , 將 風機轉速緩慢地調高至 PZ 穩定運行 。 D O 值繼續下 降小于 D OI 且保持 t 時間 后 , 在只 開 一臺風情況下 , 則按下面第 3. 5. 7 步執行 。 如果 D O 值小 D 0 1 且 已開 兩臺風機時 , 則繼續保持轉 速為 PZ 穩 定運行 。 或者 D O 值繼續上升到 D 0 4 時執行第 3 5 . 4 步 。 3. 5. 6 D O 值大于 D O6 時 , 將轉速緩慢地調 低至 Pl 穩定 運行 。 當 D O 值繼續上升大于 D O7 且保持 t 時 間后 , 在已 開兩 臺風機時 , 執行第 3 . 5名 步 。 當 D O 值大于 D o 7 且僅開 一 臺風 機時 , 則繼 續保持轉速為 PZ 穩定運行 。 或者 DO 值下降到 D O4 時執行第 4 步 。 3. 5 7 當 D O 值降至小 于 D OI 時 , 例如只 開 2# 風機 , 則 判斷 3# 風機是否 正 常且 已在遠程 自動狀態 , 是則起動 3# 風 機 , 否則繼續判 斷 l# 風機 。 將兩 臺風機轉速緩慢地 調節 到 P2 , 然后穩定運行 , 當 D O 值升到 D0 4 時 , 用 PID 調節器進行 調 節 。 3 . 5 . 8 當 D o 值升至大 于 D O7 , 停其 中一臺非主風機 。 如 果 D O 值繼續上升 則穩 定轉速在 Pl 運行 。 或者 D O 值將會緩慢地下降 , 當 D O 值降到 D O4 時 , 執行第 4 步 。 3.5. 9 第 3. 5. 4 一3. 5. 8 步互相配合執行 。 3. 5 . 10 控制過程 圖如下圖一所示 :
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4 運行效果 圖二 是2 00 5 年 n 月 26 日 8 時 至 28 日 20 時系統建立 前 的 D O 曲線。 從 圖中的 D O 曲線可 以看出 , 在 自控 系統建 立 前 , 由 于 風 機 轉 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 間反復無 常地 變化 , 并遠 遠偏離 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 系統建 立后 的 DO 曲 線 。 從 圖 中的 D O 曲 線可 以看 出 , 在 自控系 統建 立后 , 由于風 機轉速采用 自動控制 , DO 曲線 基本上是較為 平穩 , 僅是在 27 日 0 時左右在停一臺提升泵后 , 因進水量 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 系統建立 前后一個月 內同一時 段的 D O 曲線進行對 比 , 說明了該 自動控制系統完全達到對土藝參數 D O 值的控 制要求 。 由于 該 自動控制系統是在綜 合地考慮風 機的機械 運 行特性 、 計算機 通訊 和 變頻器柜 的控制等各方 面因素而 建 立 的 , 系統經過半年多 時間 運行 , 一直能對生產過 程的 不藝進行有效穩定地控制 。
5 存在問題 由于 污 水處理是一個復雜 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 水量 、 污泥 回流量 、 氧化溝 的好氧池與缺氧池之間的 內回 流量等。 并且系統中采 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 統的控制肯定會存在一定的偏差 。
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