浅谈变频器在曝气转刷的控制方式
点击数：7487 次 录入时间：03-04 11:55:44 整理：http://www.55dianzi.com 变频器基础
随着我国自动化技术和仪表检测技术的发展，自动化调节仪表逐渐被污水处理厂所采用。近几年来，我国新建的城市污水处理厂已经大量应用可编程控制器(简称PLC)系统，缩短了我国污水处理厂与世界上发达国家污水处理厂在自动控制领域的差距。因而，氧化沟中的曝气转刷可采用PLC分站来实现控制，并与控制其它部分的PLC分站一起实现对整个污水处理厂的自动控制。考虑到目前变频器价格较贵，在氧化沟污水处理厂中，可以将一部分曝气转刷装上变频器，其余的曝气转刷仍按额定转速运转，根据近年来部分污水处理厂的使用经验，变频器产品质量应得到保证。 1.1就地控制方式 将总变配电室内低电压配电柜上各转刷的手动/自动转换开关置于手动位置时直接在柜面上控制转刷的开/停。从安全生产考虑，就地设置是十分必要的，由维修人员控制，必要时设置更为安全的保护措施。 1.2计算机系统手动控制方式 在控制中心配电柜上的手动/自动转换开关置于自动位置时，操作人员可在控制室内的计算机上用键盘或鼠标器控制转刷的开/停。因为有就地控制，不对现场维修人员构成威胁，但信息一定要反馈。 1.3计算机系统自动控制方式 当手动/自动转换开关打到自动位置时，由PLC内部程序完成转刷的自动控制[1]。由于混合液中的DO浓度越高，ORP(氧化还原电位)值越高。当混合液中存在NO3-N时，其浓度越高，ORP值也越高；而当存在扮PO43-P时，ORP值则随PO43-P浓度升高而降低。好氧段混合液的ORP值则应控制在40mV之上。因而ORP值也可作为控制曝气转刷的参数。相应地有氧化还原电位的变频调速控制的方式。曝气转刷有3种自动控制方式:方式1为运行时间表控制，方式2为溶解氧的变频调速控制，方式3为氧化还原电位的变频调速控制。 1.3.1运行时间表控制 PLC根据设定的24h运行表来确定转刷的开停，应预先计算出来并列成操作表格或做成处理厂操作手册的一个章节，方便操作人员辩别工况。运行时间表控制为开环控制，以氧化还原电位和溶解氧含量值作为参考，由现场工艺工程师根据进水BOD、COD及流量计算出所需供氧量，进而确定转刷的启停时间和台数，其中每台转刷运行时间可单独以分钟设定，从而减少转刷运行总台数，达到降低能耗的目的。此种控制方式在进水稳定的情况下运行较为方便，PLC只需根据运行时间表对转刷进行控制。 1.3.2溶解氧的变频调速控制 当进水变化较大，人为无法确定某段时间耗氧量的情况下，为了降低运行成本，又要保证出水水质达标，可采用溶解氧的变频调速控制。将氧化沟DO值作为第一受控变量，以曝气转刷的转速作为第二受控变量的独立的控制系统可有效地用于DO值控制。先设定DO的浓度值(一般为2mg/L左右)，当系统开始工作后，溶解氧测定仪将实测DO值经变送器转变成控制标准电流输入模拟块。经A/D模数转换后，进入PLC与设定的DO值进行比较。对比较得出的偏差进行PID(比例、积分、微分)运算，并以此结果控制变频器的输出频率，以调整曝气转刷的转速，使曝气转刷的充氧能力得到改变。当测定的DO值比设定的DO值小时，逐渐增大变频器的输出频率(不超过工频50 Hz)；当测定的DO值比设定的DO值大时，逐渐减小变频器的输出频率。其控制示意图见图1。由于氧化沟体积很大，而曝气量和DO值的变化之间存在时间滞后，要使系统稳定地实现DO控制，可使变频器定时发出增大或减小频率的指令，定时的时间间隔为ro而n左右。这种时间间隔要通过生产实践调整核定。 
图1 PLC控制系统方框图 由于方式2与方式3具有相同的结构和功能，现以方式2溶解氧的变频调速为例说明控制过程。首先全部开启转刷，曝气转刷根据氧化沟的溶解氧值调整转速和运行台数。当溶解氧测量测量值高于设定值时，逐台降低装有变频器的曝气转刷的转速，若溶解氧仍高于设定值，逐台关闭曝气转刷至所需溶解氧设定值。反之，当溶解氧低于设定值时，逐台开启转刷至全部转刷开启。考虑到溶解氧变化的滞后，调整转刷台数的最小时间间隔为15-30min(根据实际工况调整)。为了防止测量仪表出故障，可根据工艺要求设定溶解氧上限值和下限值以及最大运行时间和最大停止时间。开启全部转刷时，当运行时间超过最大运行时间而测量值未到上限值，则转到方式1运行；同样全部转刷停止时，当停止时间超过最大停止时间而测量值未到下限值，则转到方式1运行[2]。由于氧化沟沿沟不同点的DO值和ORP值也不同。DO值和ORP值的测试点应位于最后(相对于水流的方向)一个曝气转刷旁的弯道处，如图2所示，必要时在生产实践中探索出最佳设置位置。 
图2 DO值和ORP值测试点位置示意图 在设计上溶解氧仪和氧化还原电位计输入信号连接在PLC不同的输入模块上，以免由于模块的损坏造成控制失调。在用方式2、3运行时，溶解氧仪和氧化还原电位计探头由于受水体中污染物和水流波动的干扰，测量精度受到影响，因此每周应对仪表进行清洗和校验。校验时，应将转刷运行方式设定为方式1[2]。溶解氧测定仪有换膜和不换膜的两种，还有自清和人工清的，质量一定要可靠和对其经常维护。 1.3.3计算机系统监视内容(宜设现场监视示屏系统)[2] （1）转刷的变频调速运行状态；（2）转刷故障报警；（3）转刷手动/自动转换开关位置。
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