污水處理系統(tǒng)的電氣控制措施論文
1污水處理工藝與電氣控制
污水處理工作，是城市建設(shè)中不可忽視的重要組成部分，有助于優(yōu)化配置城市水資源，合理調(diào)控水資源循環(huán)狀態(tài)，其系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，不僅有利于污水處理系統(tǒng)的管理與控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)排除故障，還能全面提升污水處理效率、質(zhì)量，具有積極的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1.1污水處理工藝
污水處理工作需要先對(duì)污水源頭進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查分析，結(jié)合調(diào)查結(jié)果制定科學(xué)、可行的污水處理方案，借助相關(guān)設(shè)備和技術(shù)措施形成污水處理系統(tǒng)，通過自動(dòng)化控制手段實(shí)現(xiàn)污水的有效處理。污水處理系統(tǒng)的基本設(shè)施設(shè)備主要包括初次沉淀池、反應(yīng)池和排水裝置。污水處理工藝流程主要包括兩方面內(nèi)容，一方面是污水的納入，污水池內(nèi)水位低于指定水位時(shí)自動(dòng)打開電動(dòng)閥門引入污水，到指定水位后自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)閥門；另一方面，通過曝氣法等技術(shù)手段使污水脫色、除臭、平衡菌值，達(dá)到污水處理的質(zhì)量要求后排出，完成一次循環(huán)。
1.2電氣控制
污水處理系統(tǒng)的電氣控制，首先需要結(jié)合污水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化控制要求，科學(xué)的制定電氣控制方案，根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的要求選擇電氣設(shè)備和相關(guān)配件，完成安裝后進(jìn)行試運(yùn)行，驗(yàn)收無誤，實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的電氣控制。對(duì)于電氣控制的設(shè)計(jì)，首先根據(jù)需要確定電氣設(shè)備，在充分考慮控制系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上，確定電磁閥、電動(dòng)機(jī)、斷路器、隔離變壓器等設(shè)備和元件；其次，繪制好設(shè)計(jì)圖紙，包括電控箱電氣板元件布置圖、電氣接線圖等，確保圖紙的科學(xué)、準(zhǔn)確；再次，根據(jù)圖紙的要求，明確電器元件尺寸、位置等要求，需要加工的按圖紙要求加工；最后，設(shè)計(jì)電控箱。
2污水處理系統(tǒng)的電氣控制方案
2.1方案研制要求
隨著社會(huì)的發(fā)展工業(yè)、農(nóng)業(yè)等的污水量越來越大，嚴(yán)重污染著我們賴以生存的水環(huán)境，為了符合環(huán)境保護(hù)的要求，需要借助污水處理系統(tǒng)使處理后的污水達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在這一過程中電氣控制措施起著重要的作用。污水處理系統(tǒng)電氣控制方案的研制要求是，在大溫差、強(qiáng)烈電氣干擾和電壓波動(dòng)的惡劣環(huán)境下，保證污水處理系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定、可靠的工作，實(shí)現(xiàn)信息化管理、現(xiàn)場(chǎng)集中自動(dòng)控制和在線連續(xù)監(jiān)測(cè)控制記錄液位、溫度、電導(dǎo)率等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)污水處理全過程全系統(tǒng)的自動(dòng)化。
2.2電氣控制系統(tǒng)特點(diǎn)
本文所研究的電氣控制系統(tǒng)，采用上中下三級(jí)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和管理，各分級(jí)可獨(dú)立工作，某一級(jí)出現(xiàn)故障問題不會(huì)影響其他級(jí)的正常工作。在這種控制結(jié)構(gòu)下，控制參數(shù)預(yù)置與現(xiàn)場(chǎng)情況顯示可在控制器上實(shí)現(xiàn)，也可由上位機(jī)通過通訊來實(shí)現(xiàn)。
2.3系統(tǒng)的構(gòu)成
污水處理電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括一臺(tái)上位機(jī)和中位機(jī)、下位機(jī)各若干臺(tái)，還有電機(jī)、閥門控制器、信號(hào)放大器等裝置。其中上位機(jī)采用工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)，采用VISUALBASIC編制界面軟件，凈化水路、氣路等都用分色動(dòng)態(tài)顯示，電機(jī)、閥門等的工作狀態(tài)也用動(dòng)態(tài)顯示，擁有智能故障處理系統(tǒng)，處于故障狀態(tài)時(shí)能夠顯示故障原因、部位及處理措施，液位、溫度、流量等參數(shù)用直方圖顯示，可以通過鼠標(biāo)控制分頁(yè)放大，能夠顯示一定時(shí)間的曲線圖，可以同步監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)并隨時(shí)打印所需數(shù)據(jù)。中位機(jī)用可編程序控制器，主要負(fù)責(zé)邏輯控制，能夠與上、下位機(jī)進(jìn)行通訊，執(zhí)行污水處理的總體邏輯控制。具體設(shè)計(jì)是將各控制器的模擬量變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號(hào)，由A/D轉(zhuǎn)換器送入可編程序控制器，再送入上位機(jī)，可編程序控制器內(nèi)采用抗干擾措施，強(qiáng)電與可編程序控制器分柜安裝。下位機(jī)是智能儀表，有輸入按鍵和顯示器，可以獨(dú)立完成液位、pH值等信號(hào)的采集工作。作為PID調(diào)節(jié)控制器和智能控制儀表，下位機(jī)與中、上位機(jī)都是控制系統(tǒng)的重要組成部分，其擁有掉電保護(hù)數(shù)據(jù)存取區(qū)，能夠長(zhǎng)期完整保存數(shù)據(jù)參數(shù)，并采用了出錯(cuò)陷阱、光電隔離等技術(shù)來增強(qiáng)抗干擾能力，能夠不受電壓波動(dòng)等干擾的影響。
2.4參數(shù)測(cè)量與控制
參數(shù)測(cè)量與控制是電氣控制系統(tǒng)的.重要內(nèi)容，具體包括對(duì)液位、pH值、溫度、溶氧量、電導(dǎo)等參數(shù)的測(cè)量和控制，下文進(jìn)行詳細(xì)分析。第一，對(duì)于液位的測(cè)量與控制。液面面積較小的池，一般采用靜壓式傳感器液位儀，選擇擴(kuò)散硅傳感器作為液位變送器，測(cè)量原理是液體內(nèi)部靜壓傳遞給隔離管，隔離管內(nèi)中性液體將信息傳遞給傳感器，傳感器將靜壓信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，在通過溫度補(bǔ)償和電壓放大等一系列轉(zhuǎn)換后變成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，輸送到顯示儀表中，送入可編程序控制器進(jìn)行控制。液面面積較大或含腐蝕成分多的池，一般采用超聲波物位儀，測(cè)量原理同聲學(xué)回聲原理，傳感器發(fā)出超聲脈沖信號(hào)后，液體接收并反射超聲脈沖信號(hào)給傳感器，傳感器接收后轉(zhuǎn)換成電脈沖，經(jīng)內(nèi)部的處理芯片計(jì)算處理后測(cè)算出液位。第二，對(duì)于pH值的測(cè)量與控制。pH值的測(cè)量一般采用電位法，測(cè)量電極上的玻璃觸頭對(duì)pH值反應(yīng)十分靈敏，玻璃觸頭接觸氫離子時(shí)產(chǎn)生電位，與氯化銀溶液中的銀絲對(duì)比可得出電位。pH值傳感器的輸出信號(hào)一般只有幾十mV，需要經(jīng)過放大后再經(jīng)V/F轉(zhuǎn)換將信號(hào)變?yōu)轭l率信號(hào)，采用脈沖方式傳遞給控制器。因?yàn)樾盘?hào)傳輸方式是脈沖信號(hào)，通過光電隔離來隔離前級(jí)信號(hào)與控制器，能夠妥善解決長(zhǎng)距離傳輸和干擾問題。第三，對(duì)于溫度的測(cè)量與控制。溫度的測(cè)量一般用Pt100型鉑熱電阻作為傳感器，該傳感器在0℃到100℃區(qū)間分辨率可達(dá)0.1℃，溫度傳感器侵入深度在200mm以上，與控制儀表距離接近的情況下可以采用三線電路。溫度測(cè)量時(shí)傳感器把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，經(jīng)過放大、A/D等處理后送三路控制，分別是BCD碼和位控制實(shí)現(xiàn)LED顯示、控制繼電器報(bào)警和控制、D/A轉(zhuǎn)換后送入控制器調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度和熱蒸氣量，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。污水處理中溫度控制比較重要，尤其是生化污水處理時(shí)需保證活性污泥活性，污水處理池在室外溫差較大，通常選用的PID調(diào)節(jié)器無法滿足測(cè)量與控制要求，可以采用模糊控制方法來保證測(cè)量與控制的效果。第四，對(duì)于溶氧量的測(cè)量與控制。溶氧量測(cè)量對(duì)于使用活性污泥的生物處理廠十分重要，確定溶氧量能夠科學(xué)的確定適宜的污水凈化方法和曝氣池配置方案，傳統(tǒng)Clark型氧量測(cè)量傳感器使用隔膜覆蓋，工作電極的陰極一般由金和鉑制成，陽(yáng)極一般用銀制成，其中陽(yáng)極發(fā)揮反電極、參比電極作用。工作電極浸沒于氯化鉀等電解質(zhì)中，隔膜分開被測(cè)液體與電極、電解質(zhì)，避免電解質(zhì)逸出，還可避免外來物質(zhì)的污染，能夠有效保護(hù)傳感器。溶氧量的增加方法主要依靠風(fēng)機(jī)，測(cè)量溶氧量低于限值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，達(dá)到溶氧量要求后自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)。第五，對(duì)于電導(dǎo)的測(cè)量與控制。電導(dǎo)的測(cè)量是將電解質(zhì)加入溶液中改變電導(dǎo)，由溶液中的傳感器測(cè)量，再經(jīng)過分析系統(tǒng)得出信號(hào)大小，考慮到電導(dǎo)率受溫度影響顯著，分析儀內(nèi)有熱敏電阻和溫度補(bǔ)償裝置，通過溫度補(bǔ)償調(diào)整可得出比較準(zhǔn)確的電導(dǎo)測(cè)量值。然后再根據(jù)測(cè)量的電導(dǎo)值控制電機(jī)調(diào)節(jié)液體含鹽量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電導(dǎo)的控制。
3結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，污水處理系統(tǒng)的電氣控制是實(shí)現(xiàn)污水處理自動(dòng)化的必要措施，需要我們結(jié)合污水處理系統(tǒng)的實(shí)際情況和需要，科學(xué)合理的制定電氣控制方案，進(jìn)行電氣控制設(shè)計(jì)，合理選擇電氣設(shè)備和儀器。只要采取科學(xué)合理的技術(shù)措施，就能通過電氣控制實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的全面自動(dòng)化，提升污水處理工作的效率、質(zhì)量，進(jìn)而提升經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，為環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)做出積極貢獻(xiàn)。
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