表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)，主要由工控一體機(jī)、報(bào)警裝置、模擬量模塊、數(shù)字量模塊和485通信設(shè)備組成，工控一體機(jī)是該控制系統(tǒng)的核心部件，內(nèi)部安裝有工藝仿真軟件和設(shè)備仿真軟件，該控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)分析氧化溝內(nèi)工藝運(yùn)行工況，通過工藝仿真模型動態(tài)計(jì)算氧化溝內(nèi)的生物需氧量，再由設(shè)備仿真模型計(jì)算出表面曝氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)整表面曝氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在水質(zhì)和水量發(fā)生變化的情況化，該控制系統(tǒng)可以快速調(diào)整，一直保證氧化溝內(nèi)的活性污泥處于最佳狀態(tài)，從而保證出水穩(wěn)定，而且通過該控制系統(tǒng)可以大幅提升表面曝氣設(shè)備的運(yùn)行效率，節(jié)約運(yùn)營成本。
【專利說明】
表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前表面曝氣設(shè)備主要應(yīng)用于城市污水和工業(yè)廢水處理的氧化溝技術(shù)，氧化溝工藝因其出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便等技術(shù)特點(diǎn)，是國內(nèi)生活污水處理和工業(yè)污水處理采用最多的工藝。表面曝氣設(shè)備通過曝氣機(jī)在水體表面旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生水躍，在飛行途中和空氣接觸形成水滴，在落下時(shí)撞擊液面，液面產(chǎn)生亂流及大量的氣泡，使水中含氧增加。充氧的同時(shí)，在曝氣機(jī)轉(zhuǎn)動的推流作用下，將池底層含氧量少的水體升向上環(huán)流，不斷充養(yǎng)。表面曝氣設(shè)備一般功率比較大，數(shù)量多，以常用Orbal氧化溝為例，有三個(gè)同心圓組成，每個(gè)圓周均勻分布4-6個(gè)轉(zhuǎn)碟，一般每個(gè)氧化溝內(nèi)都會安裝9-10臺電機(jī)。曝氣是整個(gè)污水處理工藝的核心，其過程是一個(gè)復(fù)雜的生化過程，曝氣過量和曝氣不足都直接影響出水水質(zhì)的變換，而且不同的工藝，對曝氣控制方式也有所不同，但是在幾乎所有的采用生物處理工藝的污水廠中，曝氣始終是最重要的能耗環(huán)節(jié)。從一些國內(nèi)的污水處理廠耗電量來，曝氣占據(jù)了總耗電量的50-70%，所以選擇合理的曝氣系統(tǒng)也是整個(gè)污水廠運(yùn)營的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在目前的曝氣控制技術(shù)中，控制設(shè)備也只是選擇安裝變頻器實(shí)現(xiàn)部分節(jié)能，有些污水處理廠甚至都沒有安裝變頻器，控制方法也很簡單，只是通過多開幾臺和少開幾臺的辦法，就算是運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師也只是根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)稍微調(diào)整一下運(yùn)行頻率，但是在水質(zhì)和水量發(fā)生變換的情況下，工程師也很難及時(shí)計(jì)算出設(shè)備的運(yùn)行頻率是多少。因此，需要提出一種表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)分析氧化溝內(nèi)工藝運(yùn)行工況，通過工藝仿真模型動態(tài)計(jì)算氧化溝內(nèi)的生物需氧量，再由設(shè)備仿真模型計(jì)算出表面曝氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)整表面曝氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在水質(zhì)和水量發(fā)生變化的情況化，該控制系統(tǒng)可以快速調(diào)整，一直保證氧化溝處于最優(yōu)化狀態(tài)，從而保證出水穩(wěn)定，而且通過該控制系統(tǒng)可以大幅提升表面曝氣設(shè)備的運(yùn)行效率，節(jié)約運(yùn)營成本。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是:
[0005]—種表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)，包括設(shè)備采集控制柜，與設(shè)備采集控制柜連接的上位機(jī)、現(xiàn)場儀表及變頻器;所述的設(shè)備采集控制柜包括工控一體機(jī)，與工控一體機(jī)連接的報(bào)警裝置、模擬模塊、數(shù)字模塊及485通信設(shè)備，工控一體機(jī)通過RS485通信總線分別與模擬模塊、數(shù)字模塊及485通信設(shè)備建立通信連接;工控一體機(jī)通過以太網(wǎng)與上位機(jī)建立通信連接;現(xiàn)場儀表與模擬模塊建立通信連接，變頻器分別與數(shù)字模塊及485通信設(shè)備建立通信連接;變頻器用于控制表面曝氣設(shè)備。
[0006]優(yōu)選的，所述的現(xiàn)場儀表包括設(shè)在氧化溝上的在線溶解氧儀和濁度儀，模擬模塊采用多路4-20mA模擬量輸入模塊，在線溶解氧儀和濁度儀的4-20mA接口通過屏蔽信號線連接到模擬模塊的4_20mA模擬量輸入模塊。
[0007]優(yōu)選的，所述的數(shù)字模塊采用多路數(shù)字信號輸入模塊和多路數(shù)字信號輸出模塊，通過屏蔽信號線與變頻器的擴(kuò)展端子連接，用于控制變頻器的運(yùn)行和停止。
[0008]優(yōu)選的，所述的485通信設(shè)備采用Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換器，通過RS485總線將所有的變頻器的通信接口進(jìn)行連接，用于采集所有的變頻器的運(yùn)行電流、運(yùn)行頻率、運(yùn)行電壓、轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)變頻器的設(shè)定頻率。
[0009]優(yōu)選的，所述的報(bào)警裝置采用聲光報(bào)警器。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011]I，該控制系統(tǒng)能夠根據(jù)水質(zhì)和水量的變化動態(tài)計(jì)算需氧量，由表面曝氣設(shè)備仿真軟件計(jì)算出設(shè)備的精確控制參數(shù)，從而使氧化溝內(nèi)的活性污泥一直保持在最優(yōu)化狀態(tài)，確保了出水達(dá)到達(dá)到國家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]2，該控制系統(tǒng)可以水質(zhì)和水量的變化動態(tài)調(diào)整表面曝氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，避免了設(shè)備長期保持最大工頻運(yùn)行，大幅度提高了設(shè)備的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的節(jié)能。
【附圖說明】

[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖1和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明:
[0015]實(shí)施例1:參見附圖1，表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)，包括一個(gè)設(shè)采集控制柜，控制柜內(nèi)安裝有一個(gè)工控一體機(jī)1、一個(gè)報(bào)警裝置5、若干模擬模塊2、若干數(shù)字模塊3、一個(gè)485通信設(shè)備4。工控一體機(jī)I通過以太網(wǎng)與上位機(jī)連接，采用OPC技術(shù)與上位機(jī)的自控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;模擬模塊2、數(shù)字模塊3和485通信設(shè)備通過RS485總線與工控一體機(jī)的串行通信口進(jìn)行連接;模擬模塊2采用多路4-20mA模擬量輸入模塊，將氧化溝上的在線溶解氧儀和濁度儀的4_20mA接口通過屏蔽信號線連接到模擬模塊2上;數(shù)字模塊3采用多路數(shù)字信號輸入模塊和多路數(shù)字信號輸出模塊，通過屏蔽信號線與變頻器的擴(kuò)展端子連接，用于控制變頻器的運(yùn)行和停止;485通信設(shè)備4采用Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換器，通過RS485總線將所有的現(xiàn)場變頻器的通信接口進(jìn)行連接，用于采集所有變頻器的運(yùn)行電流、運(yùn)行頻率、運(yùn)行電壓、轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)變頻器的設(shè)定頻率;報(bào)警裝置5采用聲光報(bào)警器，與工控一體機(jī)I輸出端子連接，當(dāng)有報(bào)警信息時(shí)，工控一體機(jī)I輸出控制指令。
[0016]該控制系統(tǒng)的工作原理是:動態(tài)分析氧化溝內(nèi)的需氧量和表面曝氣設(shè)備的供氧量，保證需氧量和供氧量匹配，才能夠保證氧化溝內(nèi)的污泥活性處于最優(yōu)化狀態(tài)。首先上位機(jī)將目前進(jìn)出水水質(zhì)和水量及化驗(yàn)室數(shù)據(jù)傳給工控一體機(jī)，然后工控一體機(jī)采集現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，確定正確的水質(zhì)參數(shù)，通過工藝仿真軟件計(jì)算出目前氧化溝的需氧量，最后設(shè)備仿真模型根據(jù)需氧量確定內(nèi)溝、外溝、中溝有哪些曝氣設(shè)備需要運(yùn)行和運(yùn)行設(shè)備以多大的頻率運(yùn)行，這樣就可以精確控制曝氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)水質(zhì)和水量發(fā)生變化時(shí)，該控制系統(tǒng)可以迅速調(diào)整表面曝氣設(shè)備的供氧量，實(shí)現(xiàn)需氧量和供氧量之間的供需平衡，使氧化溝里面的活性污泥處在最佳狀態(tài)。
[0017]以上實(shí)施例已投入運(yùn)行I年，取得了良好的效果，出水水質(zhì)保持穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，表面曝氣設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，而且曝氣設(shè)備自動控制運(yùn)行，無需人為干擾，節(jié)省了人力資源，同時(shí)設(shè)備故障率也比以前減少了 60%;表面曝氣設(shè)備運(yùn)行頻率平均保持在40Hz，運(yùn)行電耗平均下降了45%，目前該廠氧化溝內(nèi)一直有14臺表面曝氣設(shè)備保持運(yùn)行，每臺功率是22Kw，年節(jié)省電量約在120萬度左右，因此該控制系統(tǒng)投入使用，大大節(jié)約了運(yùn)營成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)備采集控制柜，與設(shè)備采集控制柜連接的上位機(jī)、現(xiàn)場儀表及變頻器;所述的設(shè)備采集控制柜包括工控一體機(jī)，與工控一體機(jī)連接的報(bào)警裝置、模擬模塊、數(shù)字模塊及485通信設(shè)備，工控一體機(jī)通過RS485通信總線分別與模擬模塊、數(shù)字模塊及485通信設(shè)備建立通信連接;工控一體機(jī)通過以太網(wǎng)與上位機(jī)建立通信連接;現(xiàn)場儀表與模擬模塊建立通信連接，變頻器分別與數(shù)字模塊及485通信設(shè)備建立通信連接;變頻器用于控制表面曝氣設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的現(xiàn)場儀表包括設(shè)在氧化溝上的在線溶解氧儀和濁度儀，模擬模塊采用多路4_20mA模擬量輸入模塊，在線溶解氧儀和濁度儀的4_20mA接口通過屏蔽信號線連接到模擬模塊的4-20mA模擬量輸入豐旲塊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)字模塊采用多路數(shù)字信號輸入模塊和多路數(shù)字信號輸出模塊，通過屏蔽信號線與變頻器的擴(kuò)展端子連接，用于控制變頻器的運(yùn)行和停止。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的485通信設(shè)備采用Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換器，通過RS485總線將所有的變頻器的通信接口進(jìn)行連接，用于采集所有的變頻器的運(yùn)行電流、運(yùn)行頻率、運(yùn)行電壓、轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)變頻器的設(shè)定頻率。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面曝氣設(shè)備數(shù)字化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的報(bào)警裝置采用聲光報(bào)警器。
【文檔編號】G05B19/042GK205721251SQ201620583611
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】房傳禮, 陳鯤, 陳佳鵬, 孟海峰
【申請人】河南和方科技有限公司