1 前言 湛江市赤 坎水质净 化厂的曝气风 机原设计 是采用单 级 罗 茨风机 , 曝气风量 的 自动调节是 采用调节 风 门方式来 实 现 。 但后来变更为变频 调整 的多级离心风机, 但相应 的 自控 系 统 未 能及时改变 。 风机 的变频调 速仅 能在现场控制柜上手动 调 节 , 中央 控制 系统 的调节是通过操作人 员远程调节 出气 风门 的开度来实现 , 但出气 风门 的 调 节会引起风机的风压 过高 , 并经常造成风机 因过风压而保护停机 。 原风机的 自动控制系 统既不能对生产 工艺进行有 效的控制 , 也不 能 达到省电 节能 的要求 。 因此 , 对该风机的控制系统进行 改进是相 当迫 切的 。 2 系统 的技术要求 2. 1 解 决 风机的喘振问 题 风机在起动时 要快速越过 330 0 一3480 R PM 的喘振 区域 , 可以通过设置变频器内部参数来实现。 2. 2 风机 的转速调 范围在 35 00 ~ 3 80 0R Ph4 0 2. 3 防止风机急剧 升 降 速 风机速度变化 应平稳进行。 当好氧池 的 D O 值在工艺参 数要求 的范围 时 , 风机应稳定运 行 。 当操作 人员 手动输 人远 程控制 的速度 时 , 风机 的转 速应平缓升降(平 均每秒 1 转 ) 。 2. 4 在两 台风机运 行时 如 果好氧池 的 D O 值过高 , 则能 自动停止其中一 台非 主 风机 。 2. 5 在一 台 主 风 机 单 独 运行 时 如 果 好 氧 池 的 0 0 值 过 低 , 则 能自动 增 启 一 台待用 风机 。 3 风机 自控 系统的 实现
3. 1 控制 参数 的选择 风 机工作 的目的 是对好氧池 进行曝气 , 反映其曝气效果 的 参数是生物分解的需氧量 (D O 值 )。 本厂 的风 机同时对两 个好氧池进行曝气 , 因 此 控制参数采用 两个好氧池 D O207 、 D0 20 8 的平均值 。 3. 2 智能数 字 P刃 D 调 节器 的建 立 在上位机 建立智能的数字 PID 调 节器 , 该 PID 调 节 器能 对风 机转速进行 自动 控制 , 同 时 , 该 PI D 调 节器在调 节 转速 过程 中应受 时 间控 制 (平均 每秒 1 转 ), 避免风机转速急剧升 降而对机械造成冲击性 的损坏 。 3. 3 工艺 控制 参数的范围 在 自动 控制时 , 操作员可 输人七个 D O 值 、一个 时间 参数 t 和 两个极 限转速参数 (当然 在初 始状 态 时电脑可 调用默认的 D O 值、 时 间参数和极 限转 速参 数), 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 与 D OS 之和 的 平均值 , D O4 是 PID 调 节器的控制 目的值。 设置时间参数 t 的目的时 防止 D O 测量值 的受干 扰和意外 的变化 。 设置风 机两个极限 转速 Pl 和 P2 , 其中 , Pl 为最小转速 , PZ 为最 大转速 。 3 . 4 主风机的设 置 为了保证污 水处 理的质量和 自控系统 的稳定运 行 , 操作 员须设置主风机 。 在正 常的运 行过程 中 , 主 风机是处于 长期 运 行状态 。 为了保证 三 台风 机运行时间基本相同 , 操 作员 可 根据实际情况对主风机的设置进行切换 。 3. 5 用 D O 值 自动 控制风机转速 及 开 停的方 法 3. 5 . 1 如果 已 经有两 台风机进行手动运行(包括现场手动 和 远程手动 ), 则不进行 自动控制 。 3. 5. 2 将风机设置为 自动运行 (至少一台) 。 3. 5 . 3 当在使用 PI D 调节器进行调节时 , 以 D 0 4 值为基 准 , 调节范围在 D 0 2 与 D 0 6 之 间 。
3
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5 .4 D O 值在 D 0 2 与 D 0 6 之间 时 , 保持 现 已.运行 的 风 机 (可 能 两台 , 也可 能一 台) , 风机转 速用 PID 调节 器进行 调节 。 如果 D O 值继续下降小于 D OZ 时 , 按下第 3. 5. 5 步执 行 ; 或者 DO 值继续上升 到 D O6 值时 , 则按下面第 3. 5 .6 步 执行。 3. 5. 5 D O 值 小于 DOZ 时 , 将 风机转速缓慢地调高至 PZ 稳定运行 。 D O 值继续下 降小于 D OI 且保持 t 时间 后 , 在只 开 一台风情况下 , 则按下面第 3. 5. 7 步执行 。 如果 D O 值小 D 0 1 且 已开 两台风机时 , 则继续保持转 速为 PZ 稳 定运行 。 或者 D O 值继续上升到 D 0 4 时执行第 3 5 . 4 步 。 3. 5. 6 D O 值大于 D O6 时 , 将转速缓慢地调 低至 Pl 稳定 运行 。 当 D O 值继续上升大于 D O7 且保持 t 时 间后 , 在已 开两 台风机时 , 执行第 3 . 5名 步 。 当 D O 值大于 D o 7 且仅开 一 台风 机时 , 则继 续保持转速为 PZ 稳定运行 。 或者 DO 值下降到 D O4 时执行第 4 步 。 3. 5 7 当 D O 值降至小 于 D OI 时 , 例如只 开 2# 风机 , 则 判断 3# 风机是否 正 常且 已在远程 自动状态 , 是则起动 3# 风 机 , 否则继续判 断 l# 风机 。 将两 台风机转速缓慢地 调节 到 P2 , 然后稳定运行 , 当 D O 值升到 D0 4 时 , 用 PID 调节器进行 调 节 。 3 . 5 . 8 当 D o 值升至大 于 D O7 , 停其 中一台非主风机 。 如 果 D O 值继续上升 则稳 定转速在 Pl 运行 。 或者 D O 值将会缓慢地下降 , 当 D O 值降到 D O4 时 , 执行第 4 步 。 3.5. 9 第 3. 5. 4 一3. 5. 8 步互相配合执行 。 3. 5 . 10 控制过程 图如下图一所示 :

4 运行效果 图二 是2 00 5 年 n 月 26 日 8 时 至 28 日 20 时系统建立 前 的 D O 曲线。 从 图中的 D O 曲线可 以看出 , 在 自控 系统建 立 前 , 由 于 风 机 转 速 采 用 人 工 控 制 , D O 值 (D 0 20 7 、 D O20 8) 波动较 大 , 在 0. 6 一4. 8 之 间反复无 常地 变化 , 并远 远偏离 D O 的工艺要求值在 1 . 5 一2. 5 之间的控制 范围 。 图三是 200 5 年 12 月 2 6 日 8 时至 28 日 20 时 系统建 立后 的 DO 曲 线 。 从 图 中的 D O 曲 线可 以看 出 , 在 自控系 统建 立后 , 由于风 机转速采用 自动控制 , DO 曲线 基本上是较为 平稳 , 仅是在 27 日 0 时左右在停一台提升泵后 , 因进水量 一 减 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 艺要求 值 1. 5 一2. 5 之 间 的 控制 范 围 。 通 过 系统建立 前后一个月 内同一时 段的 D O 曲线进行对 比 , 说明了该 自动控制系统完全达到对土艺参数 D O 值的控 制要求 。 由于 该 自动控制系统是在综 合地考虑风 机的机械 运 行特性 、 计算机 通讯 和 变频器柜 的控制等各方 面因素而 建 立 的 , 系统经过半年多 时间 运行 , 一直能对生产过 程的 不艺进行有效稳定地控制 。

5 存在问题 由于 污 水处理是一个复杂 的过程 , 很多 因素都会影 响好 氧池 中的 D O 值变化 , 如污水 中 COD 、进 水量 、 污泥 回流量 、 氧化沟 的好氧池与缺氧池之间的 内回 流量等。 并且系统中采 用 的 D o 值是两个 好氧池 中 D O (D o 20 7 、D 0 208 )的平均值, 因 此 , 系 统的控制肯定会存在一定的偏差 。

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