净水厂氯气投加的控制策略及其实现.doc

净水厂氯气投加的控制策略及其实现　　摘要：本文介绍在水处理过程中，氯气投加的几种自动控制系统，并表达了其系统构成、控制原理、应注意的问题　　关键词：加氯控制PID　　一总论　　在水处理过程中，加氯消毒是水厂水质控制的重要环节消毒时在水中的加氯量，可以分为两部分，即需氯量和余氯对于生活饮用水工艺而言，原水加氯后经过一定时间接触，用于灭活水中微生物、氧化有机物和复原性物质等所消耗的氯量称为需氯量为了抑制水中剩余微生物的再度繁殖，管网中尚需维持少量的余氯我国生活饮用水卫生标准规定出厂水游离余氯在接触30in后不低于0.3g/L，管网未稍不低于0.05g/L后者的余氯量虽然仍具有消毒才能，但对再次污染的消毒尚嫌缺乏，而可作为预示再次污染的信号此点对于管网较长枝状管网有死水端的情况，尤为重要氯化消毒时，投氯量一般应满足杀灭细菌以到达指定的消毒指标和氧化有机物等所消耗的需氯量及抑制水中残存致病菌的再度繁殖所需的余氯量同时，投加量过高易产生致癌物质三氯甲烷、四氯甲烷等因此，在水处理过程中正确控制加氯量是至关重要的　　加氯是现行常规水处理过程中确保水质不可缺少的重要环节水处理的氯气投加分为前加氯和后加氯。

前加氯在原水的管路上进展投加，其目的在于杀死原水中的微生物或氧化分解有机物；后加氯一般在滤后水的管路上投加，其目的主要是起消毒作用　　正确选择和使用可靠的加氯设备，是保证加氯平安和计量准确的关键为了满足不断进步的城市供水水质要求，进步加氯系统的平安可靠性，降低操作工人的劳动强度，进步水质的余氯合格率，应积极采用先进的氯投加设备和控制技术　　二PID控制数学模型　　PID调节规律使比例、积分、微分三种调节规律结合在容量之后大而又要消除余差的场合广泛适用它仍以比例作用为根本调节规律，以微分的超前作用抑制容量滞后、测量之后，以积分作用最后消除余差PID方程计算的结果驱使受控的过程变量到达期望值氯消毒是一个比较复杂的过程，对它的动态特性进展数学描绘比较因难在PID方程中，PID参数设定根据原水水质和经历进展设定，比例调节的作用是快速调节偏向的大小，偏向大调节大，偏向小调节校积分调节的作用是逐步改变调节作用，偏向大调节作用变化速度快，反之那么慢微分调节的作用是使偏向快速消除，可以选择方程中的微分项是作用于误差的变化还是作用于过程变量的变化我们只须对设定值的变化作出正常反响根据经历微分增益值不宜过大。

　　三氯气投加的自动控制　　对于氯气的自带投加控制，按控制系统的形式划分，可以有以下几种：　　(1)流量比例前馈：即控制投加量与水流量成一定比例前加氯主要目的是杀死水中的微生物或氧化有机物，对投加量准确性要求不高，以采用原水量进展比例投加为好所以流量流量比例前馈控制一般应用于前加氯投加量按下式确定：　　Y=1000KQ〔3－1〕　　其中Y——前加氯的投加量(g/L)　　K——单位原水投氯量(g/L)　　Q——与投加点对应的原水进水量(3/L)　　假设K、Q，那么可以计算出前加氯的投加量，调节加氯机的投加量从而实现前馈比例投加　　(2)余氯反响控制：按照投加以后水中的余氯进展反响控制在处理水出厂前，检查水中余氯，该值被反响到控制系统中，并与余氯设定值比较，控制系统根据两者的偏向情况，采用PID调节方式调节投加量，使滤后水余氯稳定在设定值附件这种控制方式从滤后投加点要经过清水池，系统滞后较大，通常在30in以上，控制系统的调节特性不好，尤其是当水质水量变化较大时问题更为突出一般这种方式较少采用　　(3)复合环控制：即按照水流量和余氯进展的复合控制，或双重余氯串级控制等　　前馈反响复合环控制就是按前馈流量比例和余氯反响进展复合调节。

前亏比例调节可以迅速地调整由于处理水量变化产水的氯需求变化；反响调节可以对余氯偏向进展更准确的修正，调整特性较简单，反响控制有所改善但是这种调节方式仍不能解决水质迅速变化所产水的问题　　(4)其他控制方式，如以PH值和氧化复原电势为参数进展控制等　　四氯气投加自动控制的实现　　4-1流量比例前馈　　流量比例前馈详细的实现投加量控制的原理为：　　原水流量信号经PL输入到前加氯控制器〔比例控制器〕，比例控制器根据流量的大小，输出相应的调节量，调节电动阀的开度，其控制的数学模型如下式所示：　　I0=KfQ〔4－1〕　　其中：I0——控制器输出〔4~20A〕；　　Kf——比例系数；　　Q——原水瞬时流量　　比例系数Kf的设定根据前加氯量〔需氯量〕的多少而定比例系数Kf的设定值可通过在上位监控机上由操作人员根据工艺要求及原水需氯量的大小进展改变系统图如下：　　前加氯比例投加控制系统图　　4-2余氯反响控制　　余氯反响控制的实现原理如下：余氯分析仪对取样泵取来的水进展余氯分析，之后将余氯量转换为电信号发送给控制系统，控制系统作出分析后输出相应的调节量给加氯机，加氯机根据电信号，调节电动阀的开度系统图如下：　　后加氯反响控制系统图　　4-3复合环控制　　复合控制是流量比例控制与余氯PID控制的有机给合，在复合控制过程中，流量比例控制根据流量的大小，根据其控制的数学模型，快速地给调节阀一个初始的阀门开度信号，建立一个根本的控制模型。

余氯分析仪的余氯信号经PL作为一个过程变量输入控制器，控制器通过比较过程变量与余氯设定值产生的误差，由PID方程计算出其输出量，即修正量，每经过一个滞后时间周期，从流量比例控制赋予调节阀的初始开度开始，逐步对其进展修正，直到余氯到达期望值由于PID方程计算出的修正量，是一个累加值，其超越流量比例控制赋予调节阀的初始阀门开度值，为到达余氯设定点，具有驱使电动阀全开或全闭的才能流量比例控制的数学模型如式〔4—1〕所示，其比例系数Kf设定值由操作人员根据工艺要求、原水水质、滤后水余氯设定值的上下及理论经历进展改变系统图如下：　　后加氯前馈反响控制系统图　　4-4其他控制　　其他控制方式与前边集中方式相似，只是测量的指标不一样，如根据PH值转化的调节信号进展调节，以及根据氧化复原电势转换的调节信号进展调节等等例如：　　五影响加氯自动控制的主要因素及应注意的问题　　5-1加氯机控制器PID参数的整定　　(1)比例增益和积分增益〔PrpGainandIntegGain〕　　控制器所提供的比例增益和积分增益常数，其设定范围为0—100%，默认值为50%改变其任一项均可引起PID方程的输出量〔修正量〕的变化。

使用者投入运行后，应对PrpGainandIntegGain常数进展整定整定时应以控制器提供的经历常数〔默认值〕为基准，根据实际应用逐步作适当调整整定时应通过来回改变设定值，比较余氯值与控制器的输出量的变化及振荡时间来选取适宜的PrpGainandIntegGain常数值得注意的是，增益常数设置太高可能会引起振荡加剧，设置太低会引起控制器反响迟钝，PrpGainandIntegGain常数的整定应分别独立进展　　(2)固定滞后时间和滞后时间总量〔FixdLagTieandTtalLagTie〕　　滞后时间是控制器通过PID控制对调节阀开度进展修正的时间周期其包括固定滞后时间〔FixdLagTie〕和滞后时间总量〔TtalLagTie〕两个参数滞后时间由三部分构成，如图1所示；①从水射器的投加点到余氯采样点所需的时间t1；②从取样点到余氯分析仪测出余氯值所需的时间t2；③从余氯分析仪的余氯信号传输到控制器所需的时间t3其中，t1的大小与流量的大小相关，其包含一个可变时间t’在整定滞后时间时以流量最大时测出的滞后时间作为固定滞后时间和在流量最小时测出的滞后时间作为滞后时间总量分别输入到控制器，控制器可根据流量的大小自动计算出可变时间t’的大小，修正滞后时间总量。

　　5-2取样时间的长短，取样点所处位置是否合理，直接影响加氯效果　　后加氯在投加氯后经过充分混合后，一般以3分钟为宜缩短取样时间通常有两种方法：一是尽量缩短取样管的长度，取样管越短那么响应越快；二是加大取样水管排水管排水分流以加快取样水的流速　　5-3余氯分析仪检测值的正确性是控制加氯的关键　　由于余氯分析仪存在零点漂移，应定期进展校正，并经常清洗电极同时应保证取样管通道畅通，正确调节取样水通过测量室的流速　　5-4采用抗干扰措施　　交流电源采用净化电源，滤除电源中的中高频谐波；电气、仪表线隔离敷设，消除交流电对直流信号的干扰，仪表信号线采用双绞屏蔽线及正确接地　　六完毕语　　加氯自动控制系统可以使氯气良好准确平安的投加，既能得到良好的出水水质，又能获得较好的经济效益，在给水厂水处理过程中具有非常主要的意义，在水厂中逐步应用起来，但其还有不完善之处，如不能适应水质的较大变化，进一般研发新的控制技术，使其得到晚上，在将来的给水处理中定有大的开展前景，注意其应用中存在的问题，必将获得非常好的水处理效果　　参考文献　　1.?给水排水工程仪表与控制?(崔福义，彭永臻编著)　　2.?给水工程?(严熙世，范瑾初主编)　　3.给排水网站(.gpszx.)。