加氯自动化ppt课件.ppt

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1、水厂消毒自动化系统设计 一 消毒工艺自动化现状 二 水厂加氯自动化工艺三 加氯方案设计 四 氯源的自动切换 五传统加氯工艺和控制系统改进一 消毒工艺自动化现状n目前,我国绝大部分自来水厂的加氯工艺还处n于人工控制阶段。由于加氯系统具有大惯性、大滞n后的特点,其过渡过程和纯滞后时间均较长,系统的n干扰因素较多,使调节比较频繁,投加效果并不十分n理想。特别是在水质变化较大、清水池出水和进水n流量变化较大、在线余氯检测仪表存在漂移等情况n下,还没有有效的解决方法,出厂水余氯值很容易不n合格。人工加氯的原理图自动加氯的优点n采用自适应控制+串级控制方案，利用串级控制有效地克服了大滞后系统带来的不利影响

2、，通过辨识系统的过程模型，并进行动态控制参数校正，补偿在线余氯仪的漂移，有效克服了水质、温度等较慢的干扰，适应清水池出水和进水流量变化较大的情况，提高了系统的控制品质。取得了良好的运行效果。自动加氯系统的效果图 二 水厂加氯自动化工艺自来水生产工艺： 前加氯在原水进入之前进行，目的主要为杀灭原水中的藻类，以防止其在沉淀池或滤池中滋生繁殖。后加氯在滤后水进入清水池前进行，其目的是通过氯气与水在清水池中充分接触后水解生产的强氧化剂次氯酸杀灭水中的各种细菌和病毒。串级方案图1 余氯变化规律 根据流速和清水池的几何参数 ,可计算出水体流动的雷诺数 Re,与临界雷诺数比较可知,清水池中的水体流动为紊流

3、,从加氯点到清水池进口过程模型如下图所示 ,图中 C0 为初始耗氯常量 ,其后的衰减过程可表达为一个比例加纯滞后环节 滞后时间 为流动时间加上余氯分析仪检，造成的测量滞后 ,为恒定值 ，Kp1为衰减系数 ，C0 与Kp1均随 pH值、 温度、 水质的变化而缓慢变化 ，因此其值可以通过离线辨识加在线校正来得到。s11p1ePPKG1P2 从加氯点到清水池进口余氯的过程模型 据此模型 ,清水池进口余氯的控制可以根据进水量采用比值控制方案。对衰减系数 kp1可以采用自适应校正。 从清水池进口余氯到清水池出口余氯 ，余氯的衰减过程为与有机物的进一步反应 ，余氯的变化过程主要为余氯的混合和余氯的纯时延。

4、由于加氯系统属于一般的工业控制系统 ，系统的模型阶次一般不会太高 ，考虑到水池的特性 ，可以初步假定其模型为低阶惯性环节加上纯时滞的系统 ，传递函数 其中 Gp ( z)为不带纯时滞的低阶惯性环节 ,系统的时滞参数为 。 zzzPKGG3 系统控制结构 采用串级控制，将氯气投加点到清水池进口余氯反馈处作为串级控制的副回路，清水池进口余氯到出口余氯之间作为串级控制的主回路。副回路根据清水池进水量比例投加 ，控制加氯机的投量 ,并利用进口余氯反馈来修正比例投加系数;主回路利用过程模型 ，根据出口和进口流量修正纯滞后时间 ，利用出口余氯设定值、 纯滞后时间、 进口和出口余氯，计算进口余氯设定值。4

5、副回路的设计 副回路主要克服快速干扰 ,控制进口余氯测定值跟踪进口余氯给定值。副回路必须对给定输入响应准确迅速 ,因此其进口余氯仪的安装位置应为氯与水中物质已充分反应且氯水混合完全之处 ,而比例系数则通过进口余氯的反馈采用增益自适应的方式进行修正。n副回路控制框图如图所示 比值控制 按清水池进水量实现比例投加。由于工艺原因实际系统中并未安装流量仪 ,清水池进水量只能通过软测量的方法 ,即通过清水池出水量和水位变化间接计算。由于快速干扰的影响较大 ,进水量还应加上一个前馈量 Q 。设出厂水流量为 Qout、 清水池水位为 H、 清水池水平截面积为 S ,可以计算出进水量 Qin为:outindt

6、dQSHQQ 为了保证进水量精度 ,需要先对水位、 出水量信号进行滤波。根据计算出的清水池进水量 Qin、 比例投加系数 Kp和主回路修正系数 Km ,就可以计算出氯投量 u: 比例投加系数 Kp的自适应调节 比例投加系数 Kp随温度、水质等因素会慢慢发生变化 ,且进水量的前馈量 Q，只能对快速干扰作一个大概的补偿 ,不能补偿的随机干扰必须通过清水池进口余氯反馈对其进行修正。设进口余氯设定值为 Cinset ,进口余氯测量值为 Cin ,通过比较 Cinset和Cin ,按增益自适应的方式调整 Kp : 经过副回路的调节 ,进口余氯浓度将会围绕主回路给出的进口余氯设定值上下波动 ,以确保出口余

7、氯浓度在某一范围内。5 主回路的设计 主回路主要克服较慢的干扰 ,控制出口余氯值在期望的范围内。余氯变化主要为与有机物的继续缓慢反应和不同余氯浓度水的混合 ,当纯滞后时间和混合时间固定时 ,其衰减幅度相应基本确定 ,并受pH值、 温度、 水质的影响。滞后时间和混合时间主要由进、 出口流量和水位决定 ,可离线辨识出在不同的出口和进口流量及水位的情况下滞后时间和混合时间的大小。衰减幅度可由进口余氯和出口余氯在线修正 ,根据滞后时间、 衰减幅度和出口余氯目标设定值 ,给出进口余氯设定值。 模型辨识 由于主回路具有大滞后、 大惯性的特性 ，在出口流量或进口流量或水位有较大变化时 ，过程特性也会发生较大

8、的变化 ,控制参数就要作相应的调整 ，因此需要建立其过程的动态模型。利用组态软件记录下的进口余氯和出口余氯的历史数据 ,离线辨识在不同出水量、 进水量和水位下两者之间的单输入、 单输出模型。模型参数是时变的 ,需要在线辨识。但由于水厂实际生产中清水池出水量受二泵房水泵台数所，一般也只有几种固定的出水量 ，进水 量一般由调度控制与出水量大致相等 ,在一段时间内出水量是稳定不变的 ,水位一般也只在某一范围内变化 ,且较小的变化对纯延时影响不大 ,因此只需在几种不同的出水量和几个区间的水位下分别对模型进行辨识 ,得到各种出水量、进水量和水位下对应的系统模型即可。利用相关分析法结合最小二乘法辨识出不同

9、出水量、 进水量和水位下的参数。控制器参数的自适应校正 根据辨识出的模型、出口余氯目标值Coutset和出口余氯实测值Cout，可以修改Km，其自适应调整规律为 ， 由Gp（z）的静态增益K和出口余氯设定值Coutset ，得进口余氯设定值Cinset： 由于仪表的飘移误差，可能造成余氯测定值与实际值总是有一静差，为此可对进口余氯设定值增加一修 outoutsetmmCCKKKCCoutinset 正因子： 上述的自适应调整，实现了对两级控制目标的滚动优化，并根据结果进行自适应校正，保证了系统的稳定性。 ttoutoutinsetinsetCCLLLCC， 三 加氯方案设计1 比例投加 在生产

10、过程中，加氯量与流量成正比，亦比例投加。数学公式为： （1） 其中，CL为加氯量，K为比例系数（投加比例系数），F为流量。比例投加最为关键的一点是比例系数K的选取，下表列出了对比例系数K影响的各个因素以及影响大小。从附表可以看出，对K影响较大的有清水池进水量，出水量和氨氮含量。 FKCL2 串级控制方案n副回路选择课从加氯点到入口余氯反馈处，将入口余氯作为控制目标，使入口余氯在目标值附件波动。主回路选择了从加氯点到二级泵房出厂水余氯仪处，将出水厂余氯作为控制目标，使出厂水余氯在目标值附件。这样的控制方案，使得加氯系统能够快速响应流量的变化，克服流量变化对加氯系统的干扰，使系统的主参数在设定值附

11、件，亦即余氯在目标值附件。3 水流量的估计 当水厂不适合安装流量仪时，这给加氯环节带来很大的困难，因此必须设计一种方案，能够对流量进行准确估计。1 流量估计的基本思路 清水池入口流量应该等于出厂水流量加上水位的变化。根据这样的思路，得出下面的公式： （2）SDTDHFFoutin 其中Fin为清水池进口流量，Fout为二泵房出厂水流量，H为水位。公式简化为： （3） 其中，f为液位一厘米时，清水池进口流量的变化。2 流量处理 用公式（3）得出的流量，由于液位仪测得的 数据波动波大，导致得出来的流量变化剧烈不符合实际流量，因此，必须要对公式（3）得出的流量进行滤波处理。 滤波方式为带有遗忘因子的

12、滤波方式。1阶的滤波公式为：hfoutin FF （4） 其中，a为遗忘因子，F（k）为滤波后流量，F（k）为未滤波流量。实际实用过程中发现效果并不处理，改用二阶滤波： （5）3 反冲洗的处理 通过公式5处理后，不可避免的要遇到，当反冲洗时，流量剧烈变化，二阶滤波响应过慢的问题。因此 11kkk,FFF）（ 11kkk11kkk,FFFFFF，n必须要对反冲洗经过处理。二阶滤波处理实质上是二阶惯性环节，而反冲洗时流量成呈阶跃变化，二阶滤波处理相当于阶跃响应，对滤波器的阶跃响应进行拟合。4 自适应规律 比例投加系数K受到水温、水质的影响会发生的缓慢的变化。因此，必须设计一个控制方式能适应水质缓慢

13、变化的情况。针对水厂加氯工艺中的大时滞、大惯性的特点，设计了自适应控制和分段PID控制相结合的方案。1 时延计算时延是指从加氯点投加余氯仪反应的时间，根据经验，与水位成正比。于是设计飞升实验，得出不同流量不同水位下的数据，再通过最小二乘法得出下面的经验公式： （1） 式中，t表示时延，a表示截距，b表示斜率，f表示流量，h表示水位。2 分段PID控制 设进口余氯设置为Clinset，进口余氯实际值为Clin。则通过比较奥进口余氯设定值与实际值之间的差来调节比例投加系数，kp为PID中P 参数。为防止扰动，对Clin做均值滤波，即取5分钟内进口余氯实际的平均值作为入口余氯实际值。fhbat3 比

14、例系数的自适应 针对水质缓慢变化，设计一种方法，能够解决投机比例系数自适应问题，使系统能适应各种环境。 首先，判断流量是否平稳。设流量为f，取一段时间t，t时间内取f的平均值 ，取ft /fff /fft 若 则可判断流量平稳。 然后判断加氯量是否合理，即判断入口与出口余氯是否平稳且在入口与出口余氯设定值附件。设入口余氯为Clin，取一段时间段t，t，时间内取Clin的平均值 ，取11且inlCoutsetoutsetout2toutoutinininl/llt /lll/ll2CCCCCCCC）（ 若 则可得出加氯量是合理的，若此时流量亦平稳，则将这段时间内加氯比例系数的平均值作为新的投加比

15、例系数来更新工况。 当下次出现相同工况时，不经过PID调节，直接调用此工况中的投加比例系数。此方法有利于加快调节速度以及自适应水质缓慢变化。，且，2224 入口余氯设定值的自适应 出口余氯设定值为Cloutset，出口余氯实际值为Clout。e=Clout-Cloutset为出口余氯为出口余氯设定值之差。针对不同的 可以得到入口余氯的自适应规律。5 加氯工艺的实现 自动加氯系统的硬件平台主要采用以PLC为下位机、计算机为上位机的SCADA（数据采集与监控系统）系统的解决方案。SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制

16、系统，集自动控制技术，通信技术、传感技术和计算机技术于一体，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。 四 氯源的自动切换 通常情况下 ,水厂的加氯消毒过程是连续的、 不间断的过程。因此 ,无论氯源是气相还是液相 ,如何保证氯源不间断供应是实现加氯工艺自动化的关键环节 ,也就是说 ,当一路氯源耗尽时 ,备用氯源应立即自动投入到使用位置中 ,这一过程称之为 “氯源自动切换” 。 氯源的自动切换方式是多种多样的 ,它的选择取决于水厂生产规模的大小、 工程投资的多少以及对水厂自动化程度的要

17、求等因素。设计人员应根据工程情况 ,综合上述因素 ,结合所选用设备的特点 ,正确选择最佳的切换方式。目前 ,比较常用的有以下几种切换方式:1 采用两个真空调节器构成的氯气自动切换系统 该系统用于设计负压加氯系统时 ,为保证加氯工艺安全可靠运行 ,选择 1 用 1 备(A ,B)两个真空调节器构成的切换系统。以美国 BAIL EY FISCH2ER & PORTER公司产品为例(如图 1 所示) 。操作人员选择一个真空调节器让气体通过 ,当气源耗尽时 ,第二个真空调节器自动打开 ,使备用气源投入工作。每个真空调节器都有一个指示器显示三种工作状态 ,即 “工作” 、 “备用” 、 “放空” 。运行

18、时，当A气源供气时，第 图1 真空调节器切换方式示意图 当A 气源供气时 ,第一个真空调节器显示 “工作” 状态 ,备用气源B 显示 “备用” 状态 ,直到 A 气源耗尽 ,真空度降低至某一值时 ,A 气源停止供气 ,B 气源自动投入运行 ,此时A 显示器指示 “放空”,B 显示器指示 “工作”,操作人员应更换 A 气源气瓶 ,使 A 气源处于备用状态 ,更换后将 A 显示器的位置指示器拨到 “备用” 位置 ,至此完成一个切换循环过程。 此种系统只能对气态氯进行切换 ,一般适用于总加氯量小于39 kg/ h (此种真空调节器的最大负荷为39 kg/ h)的中小型水厂。 因该系统不需再购置专门的

19、切换设备 ,故设备少、 费用低、 占地小、 安装方便、 操作管理简单。塘沽某水厂已成功地运用了此种切换系统。2 利用减压阀实现氯源自动切换 该系统是由两个分别设定不同压力的减压阀及6 个手动阀门组成 ,利用两个减压阀形成的压力差进行自动切换。其运行过程如图 2 所示。 设有A ,B 两组氯气气源及两路氯气管道系统。 图2 减压阀自动切换方式示意图 图2减压阀自动切换方式示意减压阀的输出压力值可任意调整 ,系统运行前先设定减压阀 PRV21 的输出压力值为 276 kPa 和减压阀 PRV22 的输出压力值为 207 kPa。启动时 ,阀门3 #,4 #,7 #,8 #打开 ,阀门 5 #,6

20、#关闭。气源 A 经3 #阀及减压阀 PRV21 供气。只要减压阀 PRV21 的上游压力大于 276 kPa ,气体将保持流动。由于这276 kPa的压力是施加在 PRV22 的下游侧 ,此时减压阀 PRV22 因压力设定值为 207 kPa 低于减压阀PRV21 的设定值 276 kPa ,所以处于关闭状态。当气源 A 耗尽其压力低于 207 kPa 时 ,减压阀PRV22 将自动开启 ,备用气源 B 将通过 4 #阀及减压阀 RV22 开始供气。此时 ,操作人员应打开 5 #, 6 #阀 ,关闭 3 #,4 #阀 ,使气源B 通过 5 #阀及减压阀PRV21 供气 ,然后更换 A 气源气

21、瓶 ,使 A 气源处于备用状态。当气源B 耗尽其压力低于 207 kPa 时 ,减压阀PRV22 将自动开启 ,备用气源 A 将通过 6 #阀及减压阀 PRV22 开始供气。此时 ,操作人员应打开 3 #,4 #阀 ,关闭 5 #,6 #阀 ,使气源A 通过 3 #阀及减压阀PRV21 供气。至此完成一次操作循环 ,自动切换动作完成。 该系统只能对气态氯进行切换 ,一般适用于加氯量较小的中小型水厂 ,特别是对一些老水厂的改造 ,在没有专门的成套切换设备时 , 只利用减压阀的组合就可以实现气源的自动切换。该系统所需设备简单 ,投资少 ,但其缺点也是显而易见的 ,即管路接头多 ,阀门多 ,换瓶时需

22、要操作人员启闭阀门 ,自动化程度低。海南省三亚市某水厂加氯工艺就是采用上述原理进行设计的。3 利用成套切换设备实现自动切换 该切换系统由两个电动球阀 ,两个压力开关和一只切换控制盘组成。当加氯量较小时 ,液氯汽化依靠自然蒸发 ,切换系统如图 3 所示。当加氯量较大时 ,液氯采用蒸发器汽化 ,切换系统如图 4 所示。 图3 成套自动切换方式示意(氯量较小时) 图4 成套自动切换方式示意(氯量较大时) 系统运行前 ,将 1 #阀门调至开启状态 ,2 #阀门调至关闭状态 ,氯源A ,B 均为满瓶。启动时接通电源 ,切换控制盘选择开关处于 1 #位置 ,氯将从氯源A通过 1 #阀门至蒸发器或真空调节器

23、 ,此时切换控制盘上氯源A 绿灯亮 ,表示处于使用状态。 当氯源 A 耗尽 ,系统内的压力下降 ,使压力开关动作(动作时的压力值可调整) ,导致 1 #阀门自动关闭。当 1 #阀门完全关闭的同时 ,2 #阀门打开 ,氯源B 将通过 2 #阀门至蒸发器或真空调节器 ,氯源从A切换到B。此时切换控制盘上氯源 A 绿灯(在使用)熄灭 ,红灯亮 ,表示氯源 A 已用空。氯源B 绿灯亮 ,表示氯源B 投入工作。 当切换从氯源A 转到氯源B 时 ,操作人员应立即重新补充已用空的氯瓶 ,选择开关应转换到 2 #位置 ,重新设定控制盘 ,在当氯源 B 耗尽时能使氯源从B 切换到A。 该系统不受加氯量大小的限制

24、 ,既可用于加氯量大、液氯使用蒸发器汽化时的液氯切换 ,也可用于液氯在自然蒸发条件下的气相氯的自动切换。只是在液氯切换 ,在液氯管道上两个阀门之间需加膨胀罐(其容量至应大于被保护管段体积的 20 %) ,防止环境温度升高或压力降低时 ,液氯汽化 ,体积迅速膨胀所造成的管道破裂。 该系统自动化程度高 ,管理简便易行 ,控制信号可引出至水厂中控室便于监控 ,适用于大中型水厂加氯系统的设计。 无论选择哪种切换方式 ,都必须注意所选的系统应与整个加氯系统相适应 ,也就是说要有一个合理搭配 ,要选择一个恰当的切换点 ,尽量减少参与切换的设备 ,以确保自动切换的实施 ,否则切换位置不妥 ,则达不到预期的效

25、果。五传统加氯工艺和控制系统改进一 传统加氯工艺 根据国家标准 ,选择加氯点时 ,应根据原水水质、工艺流程和净化要求 ,可单独在滤后加氯或同时在滤前和滤后加氯。大部分水厂为了防止沉淀池藻类的滋生 ,一般采用原水和滤后水投加方式 ,在这里把之称为“两点投加” ,同时水射器一般安装于加氯间 ,造成加氯间的噪音特别大 ,而且整条加氯管道处于正压状态 ,在管道过长时容易产生泄漏而不容易被发现 ,因此整个加氯系统的安全可靠性较低 ,存在安全隐患。n 以珠海拱北水厂为例进行说明，图1 为6 万m3/ d珠海拱北水厂工艺流程图 ,该工程于 1996 年投产 ,每组流程设有原水和滤后水加氯 ,共有 4 个投加

26、点 ,原水加氯机的容量为 20kg/ h ,滤后水加氯机的容量为 318kg/ h。根据当时的生产报表最大耗氯量为 416g/ m3,当产水量为3 000m3/ h时 ,需氯量为 1318kg/ h ,在这种情况下加氯机开至最大也达不到出厂水余氯要求 ,问题到底出在哪里 ,下面我们进行具体分析。1原水加氯 过滤的作用表明 ,过滤后水中的有机物、细菌、甚至病毒将随浊度的降低而被大量去除 ,对于滤后水中的残留细菌、病毒等在失去浑浊物的保护或依存而大部分呈裸露状态时 ,在滤后消毒中很容易被杀灭。这就表明了原水加氯的功效很低 ,而且还有很大的副作用 ,图 1 的实例也证实了这一点 ,这时滤后水加氯机全

27、开也只有 716kg/ h ,原水加氯机开多大也无法达到要求。2 滤后水加氯 加氯的接触时间是保证消毒效果的重要条件 ,规程规定 ,氯与水应充分混合 ,其接触时间不应小于30min ,这就要求我们加氯后在充分混合下 ,保证30min的接触时间是必要的。一般水厂的工艺流程均为利用清水池作为接触池或另建造接触池来保证接触时间大于 30min。美国加利福尼亚大学卫生工程研究室的研究工作 ,对氯化中开始的快速混合的重要性作出评价 ,得出的结论是:初始形成的余氯比起以后生成的 化合氯具有更明显的杀菌效能。投氯和所需消毒的水体进行完全和均匀的快速混合是十分重要的 ,而传统的加氯方法有时其至没有扩散器 ,将

28、氯气直接通至加氯接触池 ,这是不允许的 ,在此我们利用水射器作为扩散器使用 ,同样得到满意的效果。 图1 的滤后水加氯是在滤后水出水总管上 ,加氯后水进入清水池 ,靠水流作用 ,通过较长时间的接触及反应来完成 ,由于接触时间长 ,水流n 缓慢 ,清水池中水流通常呈层流 ,结果加注的氯很难散开 ,因此会导致短流或死角而使消毒效果不明显 ,同时氯气在清水池中有大量挥发的现象 ,造成用氯量大 ,导致加氯机全开仍无法满足出厂水余氯要求。3 加氯系统的控制3.1 原水加氯控制 图2 所示为原水加氯控制系统 ,原水投加采用流量比例开环控制 ,加氯机自带的 PID 控制器根据信号按照设定的比例值来调节出氯量

29、。n3.2 滤后水加氯控制n 图3 所示为滤后水加氯控制系统 ,采用流量比例余氯反馈闭环控制 ,控制器为加氯机自带。该控制系统存在以下缺点: (1)滤池反冲洗或沉淀池排泥时均会引起余氯突变。由于该厂滤池至清水池之间的管道很短(约5m左右) ,安装滤后水流量计是不可能的 ,因此只能利用原水流量计的流量信号 ,而该厂的反冲泵是从滤池集水总管的另一端吸水，因 此在对滤池反冲洗或沉淀池排泥时 ,进入清水池的水量就比原水流量计少很多 ,这样就造成加氯量过大 ,余氯产生突变 ,使复合环控制指标出现起调现象 ,回复时间过长 ,调节品质下降 ,此现象依靠加氯机本身的控制器是无法纠正的。 (2)出厂水余氯无法满

30、足要求。从图 3 可以看到 ,余氯分析仪的取样点与投加点之间的距离不足5m ,这时水与氯尚未完全充分混合 ,故测出的余氯信号很不稳，造成控制信号的波动 大。此外 ,所控制的余氯为进清水池前氯与水尚未充分混合时的余氯 ,氯在清水池中与水充分接触 30min 后所消耗的氯是一个未知数 ,所以出厂水的余氯也是一个未知数 ,因此利用此余氯值作为控制器的反馈信号是完全没有意义的。二 加氯系统的新模式 针对传统加氯方式存在的弊端 , 提出了一种新的加氯模式如图 4 所示 ,新的加氯系统由传统的“两点投加”变为“三点投加”,同时各投加点的水射器为现场布置 ,最大限度地满足该厂的安全生产需要。 控制系统由AB

31、 公司 SLC500 组成 ,实行分散控制 ,集中管理 ,系统通过 DH+通讯网络实现工作站之间的互访 ,仪表安装都按就地近处理原则 ,无须固定在同一个工作站之内。由模拟量输入模块 1746-NI8对出厂水余氯、出厂水流量、原水流量、氯瓶重量、阀位信号的数据进行采集;由于开关输入模块17462-IM16 采集漏氯报警信号、氯气压力报警信号; 由 PLC自控软件包中提供的过程控制编程指令进行组态 ,辅以专家控制系统 ,通过开关量输出模块17462OW16 控制加氯机的电动出氯阀门的开度 ,由于出氯阀门是一个 220V 的伺服电机机构 ,必须对PID的模拟量运算结果转换成开关量输出 ,即 0100

32、 %量化成伺服马达的正转与反转 ,利用其附带的阀位反馈电阻反馈的 05V ,使加氯机转子流量可以定位在 010kg/ h范围的某一位置(与 0100 %对应) 。2 .1原水加氯 把原水加氯点移至集水井前端。一般水厂为了满足不同时段的供水及检修需要 ,每期工程均有两组流程。如果在集水井后投加 ,那么原水加氯要设立两个投加点。投加点移至集水井前端只需要一个投加点 ,方便了控制和管理 ,控制方法为流量比例开环控制。2.2泵前加氯2.2.1 泵前加氯的用途 泵前投加主要作用是补充滤后水投加不足 ,保证出厂水余氯稳定。投加点设在清水池的出口处 ,这样所加的氯很快就被水泵吸入 ,借助水泵叶轮的高速旋转产

33、生强力的混合作用 ,使出厂水的氯化消毒过程所需的时间大大缩短 ,出厂水从投加至测出余氯变化的时间仅需 25min ,所采集的余氯信号作为反馈进行闭环控制 ,可达到较为准确的控制效果 ,保证出厂水余氯稳定。2.2.2泵前加氯的控制 为了保证管网水余氯达到饮用水要求 ,出厂水的余氯需要控制在一定的范围内 ,因此控制系统的主要任务是保持出厂水余氯在设定范围内。采用的控制模式为出厂水流量比例出厂水余氯反馈闭环控制 ,流量比例系数由余氯设定值与测量值的差来决定 ,而水厂的加氯属于大纯滞后的成份控制过程 ,反应缓慢 ,对此过程采用常规的 PID 控制时 ,由于反应滞后导致偏差长期存在 ,容易引起积分饱和

34、,系统严重超调而得不到满意的控制性能。因此 ,我们在系统中采用了采样 PID 控制算法 ,有效地克服了积分饱和 ,消除余差 ,避免了系统发散。但由于其它因素的干扰(例如水泵的开停机引起的水量变化) ,造成出厂水余氯控制指标超调量偏大 ,回复时间较长。余氯控制曲线跳跃不平。 为了得到满意的调节效果 ,我们在泵房机组开停机时 ,结合出厂水流量的变化更改复合环前馈参数 ,实现人工智能控制。采用人工智能控制后的出厂水余氯曲线平缓。2.3 加氯机的选择2.3.1加氯机的容量 按照上述的结论 ,原水加氯应尽量少加或不加 , 而传统加氯系统原水加氯机的容量一般比滤后水加氯机的容量大 24 倍 ,这样增加了设备投资 ,按照经验 ,为了方便运行和管理 ,三点式加氯系统宜选用相同型号的加氯机。2.3.2 加氯机控制器 既然加氯机自带的 PID 调节器已无法满足自动投氯的要求 ,对于自动化水厂 , 应把加氯机的控制纳入自动化系统中 ,因此所购买的加氯机无需自带控制器 ,这样可省去购买控制器的费用 ,此外该厂所采用的控制输出信号为开关量 ,这样整个加氯控制系统的成本将大大降低 ,既节省了投资 ,又方便运行管理。 通过以上的改造后 ,节省氯气 15 % ,出厂水余氯的合格率达到 100 % ,达到了预期的目的。