申请日2015.02.02
公开(公告)日2017.07.11
IPC分类号G05B19/418
摘要
本发明公开了一种基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，用于根据污水进水流量、进水化学需氧量和出水化学需氧量偏差变化调节鼓风机输出频率，包括：建立以逐渐增大的进水流量Q、进水化学需氧量P和出水化学需氧量偏差ΔC为三变量的三维表，并且随着Q、P和ΔC增大或者减小，对应鼓风机理论工作台数n和鼓风机理论输出频率值增加或减少;定期截取当前进水流量Q’、进水化学需氧量P’和出水化学需氧量C;根据C与水体化学需氧量排放达标值计算ΔC;根据Q’、P’和ΔC在三维表定位得当前n与进而实时调整鼓风机实际工作台数n’和输出频率。本发明可智能调控鼓风机频率与台数，避免鼓风机频率过小污水处理不足或过大资源浪费。
权利要求书
1.一种基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，其特征在于，用于根据污水进水流量、污水进水水体化学需氧量以及出水水体化学需氧量偏差的变化合理调节鼓风机的输出频率，包括以下步骤：
1)建立以分别逐渐增大的进水流量Q、进水水体化学需氧量P以及当前出水水体化学需氧量偏差ΔC为三变量的三维表A，其中，并且
随着进水流量Q和进水水体化学需氧量P以及当前出水水体化学需氧量偏差ΔC逐渐增大或者减小，对应鼓风机的理论工作台数n逐渐增加或减少;
随着进水流量Q、进水水体化学需氧量P以及当前出水水体化学需氧量偏差ΔC逐渐增大或者减小，对应鼓风机的理论输出频率值的逐渐增大或者减小;
2)定期同时截取当前进水流量Q'、当前进水水体化学需氧量P'以及当前出水化学需氧量C;
3)根据截取的当前出水化学需氧量C与设定值C0的差值计算当前出水水体化学需氧量偏差ΔC，其中所述设定值C0为水体化学需氧量排放达标值;
4)根据截取的当前进水流量Q'和当前进水水体化学需氧量P'在所述三维表A中进行交叉定位获得鼓风机的理论工作台数n;
5)根据当前进水流量Q'、当前进水水体化学需氧量P'和当前出水水体化学需氧量偏差ΔC在所述三维表A中进行三维定位获得所述鼓风机的理论输出频率值其中，为三维表A分表l中第i行、第j列对应鼓风机频率值;
6)根据获得的鼓风机的理论工作台数n和鼓风机的理论输出频率值对实际工作台数n'以及鼓风机的实际输出频率进行实时调整。
2.如权利要求1所述基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，其中，
当鼓风机的实际工作台数n'=1时，并且根据三维表A获得所述鼓风机的理论输出频率值时，鼓风机的实际工作频率强制执行0.6f，鼓风机的理论工作台数n=1，其中，f为鼓风机的最大频率值。
3.如权利要求1所述基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，其中，当鼓风机的实际工作台数n'≥2时，并且根据三维表获得所述鼓风机的理论输出频率值时，鼓风机的理论工作台数n=n'-1，调整鼓风机的实际工作台数在原有工作状态的鼓风机数量上减少1台，之后重复步骤2)～6)，其中，f为鼓风机的最大频率值。
4.如权利要求1所述基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，其中，当鼓风机的实际工作台数n'≥1时，并且根据三维表获得所述鼓风机的理论输出频率值时，鼓风机的实际工作频率调整至鼓风机的理论输出频率值鼓风机的理论工作台数n调整到鼓风机的实际工作台数n';
当鼓风机的实际工作台数n'≥1时，并且根据三维表获得所述鼓风机的理论输出频率值时，鼓风机的实际工作频率强制执行f，鼓风机的理论工作台数n=n'，其中，f为鼓风机的最大频率值。
5.如权利要求1所述基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，其中，当鼓风机的实际工作台数n'≥1时，并且根据三维表获得所述鼓风机的理论输出频率值大于鼓风机的最大频率值f的1.1倍时，鼓风机的理论工作台数n=n'+1，调整鼓风机的实际工作台数在原有工作状态的鼓风机数量上增加1台，其中，f为鼓风机的最大频率值。
6.如权利要求1所述基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，其中，根据鼓风机的实际工作台数n'与当前出水水体化学需氧量偏差ΔC在三维表A中进行定位，将截取的当前进水水体化学需氧量P'带入三维表A中，将P'与三维表A的最大值Pnmax进行比较，如果P'>Pnmax，调整鼓风机的实际工作台数在原有工作状态的鼓风机数量上增加1台，其中，定位的具体方法为n'=A，其中ΔC0为人工设定值。
7.如权利要求1所述基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，其中，根据鼓风机的实际工作台数n'与当前出水水体化学需氧量偏差ΔC在三维表A中进行定位，将截取的当前进水流量Q'带入三维表A中，将Q'与三维表A的最大值Qnmax进行比较，如果Q'>Qnmax，调整鼓风机的实际工作台数在原有工作状态的鼓风机数量上增加1台，其中，定位的具体方法为n'=A，其中ΔC0为人工设定值。
8.如权利要求1所述基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，其中，当鼓风机的实际工作台数n'≥2时，根据鼓风机的实际工作台数n'与当前出水水体化学需氧量偏差ΔC在三维表A中进行定位，将截取的当前进水流量Q'带入三维表A中，将Q'与三维表A的最大值Q(n-1)max进行比较，如果Q' 9.如权利要求1-8中任一项所述的基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，其中，所述鼓风机的理论输出频率值由算法得到，具体为： 其中：为三维表A分表l中第i行、第j列对应鼓风机频率值;fn为三维表A中基础频率，fn=0.6f;为三维表A中鼓风机频率实际增加步长;为步长增加系数;Δfn为三维表A基础步长增量;N'、N分别表示三维表A-1中总行数、列数，其中ΔC0为人工设定值，[i+j-(N′+N)/2]表示三维表A中i行j列距三维表A中基础频率的步长数，即在基础频率上增加几个步长，三维表1中设(N′+N)/2=1;k为仪器系数，所述仪器系数为0.9～1.1;三维表A为三维表中对应的鼓风机的理论台数为n时所对应的部分;三维表A-1为三维表中对应的鼓风机的理论台数为n-1时所对应的部分，三维表1为三维表中对应的鼓风机的理论台数为1时所对应的部分。 10.如权利要求9所述的基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，其中，当鼓风机的最大频率值f为50Hz时，单台鼓风机可承担进水流量Q为0～1600t/h，进水水体化学需氧量P为0～400mg/L。 说明书 一种基于三变量三维表的污水处理节能控制方法 技术领域 本发明涉及一种在污水处理情况下使用的节能控制方法。更具体地说，本发明涉及一种用在污水处理情况下的基于三变量三维表的污水处理节能控制方法。 背景技术 城市污水处理的高能耗一方面造成了污水处理设施运营成本高，另一方面也加剧了我国现阶段的能源危机和环境污染。随着污水处理厂不断增多，污水处理厂的能耗也越来越受到人们的关注。污水处理厂必须研究各种节能减耗的新技术，以此达到缩减污水处理成本、提高经济效益和环境效益的目的。 常规城市污水处理厂运行成本中，电费约占成本的一半以上，其中鼓风机耗电占污水处理厂电耗的60～70%。实施节能降耗，对于降低污水厂运行成本、缓解当前能源紧缺具有重要意义，为此需要对鼓风机进行控制和调节以适应运行工况。目前，部分鼓风机以固定工频工作，没有任何节能措施;部分鼓风机以工频节流阀调节采用进风阀门、出风阀门的调节风量，使电能大量消耗在档板上，其能耗大、运行效率低、负面影响多。而变频调速技术，可以实现无级调速，其结构简单、启动平稳、性能可靠、节能显著，可以达到节能减耗、减少运行费用的目的。但是现有的一些采用建立数学模型或智能算法进行变频调节实现节能的方法，大多数比较理论化，在应用到工程的实践过程中会产生很多实际问题，比如风机喘震、仪表检测精度要求高、滞后时间长、操作复杂等，从而影响了其在工程中的使用。而采用PID等控制算法进行调节的又无法适应污水处理过程生化反应复杂的特点，造成出水水质波动大。 发明内容 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。 本发明还有一个目的是提供一种建立三变量三维表的方法，其能够以进水流量Q、进水水体化学需氧量P以及出水化学需氧量偏差ΔC作为三变量建立三维表，实现对污水排水的精确控制，可以在工程中发挥高效节能效果，解决现有理论方法难以实际应用的问题。 本发明还有一个目的是提供一种基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，实现闭环反馈控制，能更好的保证出水水质，充分考虑水况和工艺的波动性，在保证了出水水质的前提下，实现了节能降耗。 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于三变量三维表的污水处理节能控制方法，用于根据污水流量、污水进水水体化学需氧量以及出水水体化学需氧量偏差的变化合理调节鼓风机的输出频率，包括以下步骤： 1)建立以分别逐渐增大的进水流量Q、进水水体化学需氧量P以及出水化学需氧量偏差ΔC为三变量的三维表n，其中，并且 随着进水流量Q和进水水体化学需氧量P以及出水水体化学需氧量偏差ΔC逐渐增大或者减小，对应鼓风机的理论工作台数n逐渐增加或减少; 随着进水流量Q、进水水体化学需氧量P以及出水水体化学需氧量偏差ΔC逐渐增大或者减小，对应鼓风机理论输出频率值的逐渐增大或者减小; 2)定期同时截取当前进水流量Q′、当前进水水体化学需氧量P′以及出水化学需氧量C; 3)根据截取的当前出水化学需氧量C与设定值C0的差值计算当前出水水体化学需氧量偏差值ΔC，其中所述设定值C0为水体化学需氧量排放达标值;其中，C0为以《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)为依据进行人工设定; 4)根据截取的当前所述进水流量Q′和当前所述进水水体化学需氧量P′在所述三维表n中进行交叉定位获得当前鼓风机理论工作台数n; 5)根据当前所述进水流量Q′、当前所述进水水体化学需氧量P′和出水水体化学需氧量偏差值ΔC在所述三维表n中进行三维定位获得所述鼓风机的理论输出频率值 6)根据获得的当前鼓风机理论工作台数n和鼓风机的理论输出频率值对实际工作台数n′以及鼓风机的输出频率进行实时调整。 优选的是，其中，当鼓风机的实际工作台数n′=1时，并且根据三维表n获得所述鼓风机理论输出频率值时，鼓风机的实际工作频率强制执行0.6f，鼓风机的理论工作台数n=1，其中，f为鼓风机最大频率值。 优选的是，其中，当鼓风机的实际工作台数n′≥2时，并且根据三维表获得所述鼓风机理论输出频率值时，鼓风机的理论工作台数n=n′-1，调整鼓风机的实际工作台数在原有工作状态的鼓风机数量上减少1台，之后重复步骤2)～6)，其中，f为鼓风机最大频率值。 优选的是，其中，当鼓风机的实际工作台数n′≥1时，并且根据三维表获得所述鼓风机理论输出频率值时，鼓风机的实际工作频率调整至所述鼓风机理论输出频率值鼓风机的理论工作台数n=n′; 当鼓风机的实际工作台数n′≥1时，并且根据三维表获得所述鼓风机理论输出频率值时，鼓风机的实际工作频率强制执行f，鼓风机的理论工作台数n=n′，其中，f为鼓风机最大频率值。 优选的是，其中，当实际工作的鼓风机台数n′≥1时，并且根据三维表获得所述鼓风机理论输出频率值大于鼓风机的最大频率值f的1.1倍时，鼓风机的理论工作台数n=n′+1，调整鼓风机的实际工作台数在原有工作状态的鼓风机数量上增加1台，其中，f为鼓风机最大频率值。 优选的是，其中，根据实际鼓风机工作台数n′与出水水体化学需氧量偏差ΔC在三维表n中进行定位，将截取当前进水水体化学需氧量P′带入三维表n中，将P′与三维表n的最大值Pnmax进行比较，如果P′>Pnmax，调整鼓风机的实际工作台数在原有工作状态的鼓风机数量上增加1台，其中，定位的具体方法为n′=n，其中ΔC0为人工设定值。 优选的是，其中，根据实际鼓风机工作台数n′与出水水体化学需氧量偏差ΔC在三维表n中进行定位，将截取当前进水流量Q′带入三维表n中，将Q′与三维表n的最大值Qnmax进行比较，如果Q′>Qnmax，调整鼓风机的实际工作台数在原有工作状态的鼓风机数量上增加1台，其中，定位的具体方法为n′=n，其中ΔC0为人工设定值。 优选的是，其中，当实际工作的鼓风机台数n′≥2时，根据实际鼓风机工作台数n′与出水水体化学需氧量偏差ΔC在三维表n中进行定位，将截取当前进水流量Q′带入三维表n中，将Q′与三维表n的最大值Q(n-1)max进行比较，如果Q′ 优选的是，其中，所述鼓风机的理论输出频率值由算法得到，具体为： 其中：为三维表n分表l中第i行、第j列对应鼓风机频率值;fn为三维表n中基础频率，fn=0.6f;为三维表n中鼓风机频率实际增加步长;θij(n)为步长增加系数;Δfn为三维表(n)基础步长增量;N′、N表示三维表n-1中总行数、列数，其中ΔC0为人工设定值，[i+j-(N′+N)/2]表示三维表n中i行j列距三维表n中基础频率的步长数，即在基础频率上增加几个步长，三维表1中设(N′+N)/2=1;k为仪器系数，所述仪器参数为0.9～1.1;三维表n为三维表中对应的鼓风机理论台数为n时所对应的部分;三维表n-1为三维表中对应的鼓风机理论台数为n-1时所对应的部分。 优选的是，其中，当鼓风机的最大频率值f为50Hz时，单台鼓风机可承担进水流量Q为0～1600t/h，进水水体化学需氧量P为0～400mg/L。 本发明至少包括以下有益效果： 1、以出水水体化学需氧量偏差作为控制输入量之一，实现闭环反馈控制，较开环控制能更好的保证出水水质; 2、根据进出水质情况来确定鼓风机运行的最佳频率，在保证了出水水质的前提下，实现了节能降耗; 3、三维表的设计充分考虑水况和工艺的波动性，避免设定值为单一值时易引起的鼓风机频率的反复调整，进而使整体控制系统更合理; 4、可以根据进水水量、进水化学需氧量与出水水体化学需氧量偏差灵活控制鼓风机频率，解决鼓风机频率不能随实际进水动态变化而及时作出最优应变的问题; 5、可以在工程中发挥高效节能效果，解决现有理论方法难以实际应用的问题; 6、各参数可调，运行灵活，解决一些工艺运行死板、机械的问题; 7、操作简单，调控精度高。 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
