基于雙變量二維表的污水處理節(jié)能控制方法及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及污水處理節(jié)能控制方法及節(jié)能控制系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明設(shè)及一 種基于雙變量二維表的污水處理節(jié)能控制方法及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)城市污水處理是高能耗行業(yè)之一，高能耗一方面造成了污水處理設(shè)施運(yùn)營(yíng)成 本高，另一方面也在一定程度上加劇了我國(guó)現(xiàn)階段的能源危機(jī)和環(huán)境污染。隨著污水處理 廠不斷增多，污水處理廠的能耗也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。污水處理廠必須研究各種節(jié)能 減耗的新技術(shù)，比如從污水處理設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、運(yùn)行管理控制、維護(hù)、升級(jí)改造等各個(gè)環(huán)節(jié) 來(lái)貫徹節(jié)能降耗的目標(biāo)，W此達(dá)到縮減污水處理成本、減小用電量、提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效 益的目的。
[0003] 常規(guī)城市污水處理廠運(yùn)行成本中，電費(fèi)約占成本的一半W上，其中鼓風(fēng)機(jī)耗電占 污水處理廠電耗的60%~70%。而污水處理廠進(jìn)水流量、水質(zhì)（COD值）不是固定的，而是 隨時(shí)間呈現(xiàn)不規(guī)則變化的，為降低污水廠運(yùn)行成本、緩解當(dāng)前能源緊缺，必須對(duì)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行 控制和調(diào)節(jié)W適應(yīng)變化的工況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。目前，有的鼓風(fēng)機(jī)按照固定工頻進(jìn)行曝氣， 沒(méi)有任何節(jié)能措施；有的鼓風(fēng)機(jī)是W工頻節(jié)流閥調(diào)節(jié)的高耗能方式運(yùn)行，主要采用進(jìn)風(fēng)閥 n、出風(fēng)閥口的調(diào)節(jié)風(fēng)量方式，使電能大量消耗在檔板上，其能耗大、運(yùn)行效率低、負(fù)面影響 多。而變頻調(diào)速技術(shù)，是根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與輸入電源頻率成正比的基本原理，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào) 速，變頻器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)平穩(wěn)、性能可靠、節(jié)能顯著等特點(diǎn)，可W達(dá)到節(jié)能減耗、降低 運(yùn)行費(fèi)用的目的。
[0004] 現(xiàn)有的一些采用建立數(shù)學(xué)模型或智能算法進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的方法，大多數(shù) 比較理論化，在應(yīng)用到工程的實(shí)踐過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多實(shí)際問(wèn)題，比如風(fēng)機(jī)喘震、儀表檢測(cè)精 度要求高、滯后時(shí)間長(zhǎng)、操作復(fù)雜等，從而影響了其在工程中的使用。而采用PID等控制算 法進(jìn)行調(diào)節(jié)的又無(wú)法適應(yīng)污水處理過(guò)程生化反應(yīng)復(fù)雜的特點(diǎn)，造成出水水質(zhì)波動(dòng)大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)鼓風(fēng)機(jī)存在的問(wèn)題，結(jié)合變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種基于雙變量二 維表的污水處理節(jié)能控制方法。
[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)智能控制鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速，解決鼓風(fēng)機(jī)頻率過(guò)小時(shí)污水 處理不完全或過(guò)大時(shí)造成的資源浪費(fèi)。
[0007] 本發(fā)明還有一個(gè)目的是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得到基于專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)的雙變量二維表，形成 由進(jìn)水流量、水體化學(xué)需氧量控制鼓風(fēng)機(jī)頻率的雙變量二維表體系，利用污水進(jìn)水流量計(jì)、 化學(xué)需氧量測(cè)定儀獲得進(jìn)水流量和水體化學(xué)需氧量，通過(guò)二維表運(yùn)算輸出鼓風(fēng)機(jī)頻率信 號(hào)，然后通過(guò)控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，完成對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速控制，達(dá)到污水處理廠節(jié)能降耗的 目標(biāo)。
[000引本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種控制鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速、高效運(yùn)行的系統(tǒng)。該系統(tǒng) 可根據(jù)進(jìn)水流量和化學(xué)需氧量測(cè)定儀的實(shí)時(shí)變化，及時(shí)調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)頻率，在保證污水處理 廠出水達(dá)標(biāo)排放的前提下，使鼓風(fēng)機(jī)高效運(yùn)行。
[0009] 為此，本發(fā)明提供了一種基于雙變量二維表的污水處理節(jié)能控制方法，用于根據(jù) 污水流量W及污水水體中化學(xué)需氧量的變化合理調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的輸出頻率W及鼓風(fēng)機(jī)的實(shí) 際工作臺(tái)數(shù)，包括W下步驟：
[0010] 1)、建立W分別逐漸增大的進(jìn)水流量Q和水體化學(xué)需氧量P為變量的雙變量二維 表n，其中，雙變量的交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)逐漸增大的鼓風(fēng)機(jī)理論輸出頻率值fu，并且隨著進(jìn)水流量 Q、水體化學(xué)需氧量P或鼓風(fēng)機(jī)理論輸出頻率值fu的逐漸增大或者減小，對(duì)應(yīng)鼓風(fēng)機(jī)的理論 工作臺(tái)數(shù)n逐漸增加或減少；
[0011] 2)、定期同時(shí)截取當(dāng)前進(jìn)水流量Q'和當(dāng)前水體化學(xué)需氧量P';
[0012] 3)、根據(jù)截取的當(dāng)前所述進(jìn)水流量Q'和當(dāng)前所述水體化學(xué)需氧量P'在所述雙 變量二維表n中進(jìn)行交叉定位獲得當(dāng)前鼓風(fēng)機(jī)的理論輸出頻率值fy和鼓風(fēng)機(jī)理論工作臺(tái) 數(shù)n ;
[0013] 4)、根據(jù)獲得的當(dāng)前鼓風(fēng)機(jī)的理論輸出頻率值fu和鼓風(fēng)機(jī)理論工作臺(tái)數(shù)n對(duì)鼓風(fēng) 機(jī)的輸出頻率W及實(shí)際工作臺(tái)數(shù)n'進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。
[0014] 優(yōu)選的是，其中，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作臺(tái)數(shù)n' = 1時(shí)，并且根據(jù)雙變量二維表n獲 得所述鼓風(fēng)機(jī)理論輸出頻率值fu< 0. 6f時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作頻率強(qiáng)制執(zhí)行0. 6f，鼓風(fēng) 機(jī)的理論工作臺(tái)數(shù)n = 1，其中，f為鼓風(fēng)機(jī)最大頻率值；
[0015] 當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作臺(tái)數(shù)n' > 2時(shí)，并且根據(jù)雙變量二維表n獲得所述鼓風(fēng)機(jī)理 論輸出頻率值fu< 0. 6f時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的理論工作臺(tái)數(shù)n = n' -1，調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作臺(tái) 數(shù)在原有工作狀態(tài)的鼓風(fēng)機(jī)數(shù)量上減少1臺(tái)，之后重復(fù)步驟2)~4)，其中，f為鼓風(fēng)機(jī)最大 頻率值。
[0016] 優(yōu)選的是，其中，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作臺(tái)數(shù)n' 時(shí)，并且根據(jù)雙變量二維表n獲 得所述鼓風(fēng)機(jī)理論輸出頻率值0. 6f《fy< 1. Of時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作頻率調(diào)整至所述鼓 風(fēng)機(jī)理論輸出頻率值fu，鼓風(fēng)機(jī)的理論工作臺(tái)數(shù)n = n'，其中，f為鼓風(fēng)機(jī)最大頻率值。
[0017] 優(yōu)選的是，其中，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作臺(tái)數(shù)n' 時(shí)，并且根據(jù)雙變量二維表n獲 得所述鼓風(fēng)機(jī)理論輸出頻率值1. Of < 1. If時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作頻率強(qiáng)制執(zhí)行t 鼓風(fēng)機(jī)的理論工作臺(tái)數(shù)n = n'，其中，f為鼓風(fēng)機(jī)最大頻率值；
[0018] 當(dāng)實(shí)際工作的鼓風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)n' > 1時(shí)，并且根據(jù)雙變量二維表n獲得所述鼓風(fēng)機(jī) 理論輸出頻率值fu大于鼓風(fēng)機(jī)的最大頻率值f的1. 1倍時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的理論工作臺(tái)數(shù)n = n' +1，調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作臺(tái)數(shù)在原有工作狀態(tài)的鼓風(fēng)機(jī)數(shù)量上增加1臺(tái)，其中，f為鼓 風(fēng)機(jī)最大頻率值。
[0019] 優(yōu)選的是，其中，根據(jù)實(shí)際鼓風(fēng)機(jī)工作臺(tái)數(shù)n'在二維表n中進(jìn)行定位，將截取當(dāng) 前水體化學(xué)需氧量P'帶入二維表n中，將P'與二維表n的最大值進(jìn)行比較，如果 P' P?。,，調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作臺(tái)數(shù)在原有工作狀態(tài)的鼓風(fēng)機(jī)數(shù)量上增加1臺(tái)，其中，定位 的具體方法為n' =n。
[0020] 優(yōu)選的是，其中，根據(jù)實(shí)際鼓風(fēng)機(jī)工作臺(tái)數(shù)n'在二維表n中進(jìn)行定位，將截取當(dāng) 前進(jìn)水流量Q'帶入二維表n中，將Q'與二維表n的最大值(LJi行比較，如果Q' >Q"_， 調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作臺(tái)數(shù)在原有工作狀態(tài)的鼓風(fēng)機(jī)數(shù)量上增加1臺(tái)，其中，定位的具體 方法為n' =n。
[0021] 優(yōu)選的是，其中，當(dāng)實(shí)際工作的鼓風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)n' >2時(shí)，根據(jù)實(shí)際鼓風(fēng)機(jī)工作臺(tái)數(shù) n'在二維表n中進(jìn)行定位，將截取當(dāng)前進(jìn)水流量Q'帶入二維表n中，將Q'與二維表n的 最大值行比較，如果Q' < Q 調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作臺(tái)數(shù)在原有工作狀態(tài)的 鼓風(fēng)機(jī)數(shù)量上減少1臺(tái)，其中定位方法為n' =n。
[002引優(yōu)選的是，其中，所述鼓風(fēng)機(jī)的理論輸出頻率值fu由算法得到，具體為：
[002引 fu=fn+Afy(n)
[0024] Afjj= 0 ijXAf"
[0025] 0u=kXln[i+j-(N' +腳/2]
[0026] 其中；為二維表n中第i行、第j列對(duì)應(yīng)鼓風(fēng)機(jī)理論頻率值；f。為二維表n中起 始鼓風(fēng)機(jī)頻率，是二維表（n)中的基礎(chǔ)頻率，其中，4= 0. 6f ; A f UW