基于動態pid調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法及裝置，所述的方法包括以下幾個步驟：各濾格的子PLC自動調節清水閥開度，實行濾格恒水位過濾；主PLC自動檢測各濾格的過濾時間，自動記錄反沖洗周期，確定反沖洗條件成立后，則指定相應的濾格進入反沖洗過程；子PLC在主PLC的協調下完成濾格的反沖洗過程控制；主PLC完成與生產監控計算機的通信；所述的裝置包括生產監控計算機、主PLC、交換機、子PLC、受控設備和水位計。與現有技術相比，本發明具有可提高活性炭充分吸附能力和提高碳濾池性能等優點。
【專利說明】基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種碳濾池控制方法，尤其是涉及一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法及裝置。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的發展、人民生活水平的提高和水處理技術的不斷進步，人們對飲用水水質的要求也越來越高。面對各種有機污染物，常規水處理工藝已不能保證飲用水水質全面穩定地達到國家標準的要求。而整個水環境污染的治理與水質改善卻需要很長的時間，因此完善凈水廠的處理工藝就顯得尤為重要。
[0003]碳濾池水質深度處理是水廠生產工藝的最新技術，其工藝是采用“臭氧接觸氧化+生物活性炭過濾”工藝過程達到水質深度處理目標，代表了城市自來水生產工藝的發展方向。由于活性炭濾池仍然采用水廠常用的V型濾池結構，因此，在工藝控制方式上，一般仍依照傳統砂濾池的工藝控制方式。但是，在水質處理的原理上，活性炭濾池與普通的砂濾池有本質的區別:砂濾池對水質處理原理是通過水流流經砂層，將水中的雜質阻隔在砂層中，因此，其水質處理是一個物理過程。而活性炭濾池，是通過水流流經活性炭層時，利用活性炭的吸附作用，將水中的雜質吸附到活性炭上，其水質處理是一個化學過程的。如何使活性炭濾池的控制保持在最佳工藝狀態是亟待解決的問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可提高活性炭充分吸附能力和提高碳濾池性能的基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方`法及裝置。
[0005]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法，該方法包括以下幾個步驟:
[0007]I)濾池中各濾格的子PLC自動調節清水閥開度，實行濾格恒水位過濾；
[0008]2)主PLC自動檢測各濾格的過濾時間，自動記錄反沖洗周期，判斷反沖洗條件是否成立，若條件成立，則指定相應的濾格進入反沖洗過程；
[0009]3)各濾格子PLC向主PLC上報各自的實時運行工況，并接受主PLC下達的反沖洗指令，并在主PLC的協調下完成濾格反沖洗過程控制；
[0010]4)各濾格子PLC對相應的受控設備進行故障檢測、故障報警和故障保護；
[0011]5)主PLC監控、調度鼓風機組、沖洗泵組，配合完成每個濾格的反沖洗過程；
[0012]6)主PLC同時監控空壓機組，配合啟動閥門，協同每個濾格的閥門開啟和關閉，完成反沖洗過程；
[0013]7)主PLC與生產監控計算機進行通信，將鼓風機組、沖洗泵組、空壓機組和每格濾格實時運行工況及生產數據傳輸到生產監控計算機，同時接受生產監控計算機下達的控制指令和工藝參數的設定，并判斷其正確性、可執行性后加以執行。
[0014]所述的濾格恒水位過濾的具體步驟如下:
[0015]11)水位計和壓差變送器向各濾格的子PLC傳送濾格水位和清水閥開度信號；
[0016]12)子PLC計算接收到的水位與設定水位間的偏差，并通過子PLC中的PID控制回路運算后，把輸出信號傳送給子PLC中的輸出附加處理器；
[0017]13)輸出附加處理器把對輸出信號進行處理后輸出給清水閥，調節清水閥開度，實行濾格恒水位過濾。
[0018]所述的反沖洗條件成立是指過濾時間超過24小時或主PLC接收到強制請求反沖洗命令。
[0019]所述的步驟4)中的受控設備包括進水閥、清水閥、水沖閥、氣沖閥、排污閥和排氣閥。
[0020]所述的反沖洗過程具體步驟如下:
[0021]準備階段:子PLC接受主PLC下達的反沖洗指令后，關閉進水閥、打開排污閥，待濾池水面降低到排水面時再關閉清水閥；
[0022]22)氣沖階段:主PLC啟動一臺鼓風機，子PLC打開氣沖閥，氣沖1.5-2.5min ；
[0023]23)氣水聯合反沖洗階段:主PLC再啟動一臺鼓風機和一臺沖洗泵，子PLC同時打開水沖閥進行氣水聯合反沖洗，氣水聯合反洗時間為5.5-6.5min ；
`[0024]24)水沖階段:主PLC停止鼓風機組，子PLC關閉氣沖閥、打開排氣閥，主PLC再啟動一臺沖洗泵進行水沖洗，水沖洗時間為4.5-5.5min ；
[0025]25)停止反沖洗階段:子PLC關閉水沖閥，并停止沖洗泵組；
[0026]26)恢復過濾階段:子PLC先關閉排污閥和排氣閥，然后打開清水閥和進水閥進行自動過濾。
[0027]一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法的裝置，包括生產監控計算機、主PLC、交換機、子PLC、受控設備和水位計，所述的生產監控計算機與主PLC連接，所述的主PLC通過交換機與子PLC連接，所述的子PLC分別連接受控設備和水位計。
[0028]所述的主PLC上還連接有鼓風機組、沖洗泵組和空壓機組。
[0029]所述的子PLC設有多個。
[0030]與現有技術相比，本發明利用濾池出水閥門的開度調節方法，采用PID分析模型，通過檢測活性炭濾池入水流量和濾池保持液位的相關參數，經過計算及對比，以確定活性炭濾池的水流滯留時間，從而達到活性炭的最佳吸附效率的控制目的。本發明通過對液位及調節閥開度的連續在線式監測，能夠及時且準確地反映出濾池的過濾水流速，確定最佳反沖洗時間，大大提高了活性炭濾池的水質處理效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為本發明方法的流程示意圖；
[0032]圖2為本發明濾格恒水位過濾的控制流程示意圖；
[0033]圖3為本發明裝置的結構示意圖。【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0035]實施例1
[0036]如圖1所示，一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法，該方法包括以下幾個步驟:
[0037]I)濾池中各濾格的子PLC自動調節清水閥開度，實行濾格恒水位過濾,如圖2所示，濾格恒水位過濾的具體步驟如下:
[0038]11)水位計和壓差變送器向各濾格的子PLC傳送濾格水位和清水閥開度信號；
[0039]12)子PLC計算接收到的水位與設定水位間的偏差，并通過子PLC中的PID控制回路運算后，把輸出信號傳送給子PLC中的輸出附加處理器；
[0040]13)輸出附加處理器把對輸出信號進行處理后輸出給清水閥，調節清水閥開度，實行濾格恒水位過濾。
[0041]2)主PLC自動檢測各濾格的過濾時間，自動記錄反沖洗周期，判斷反沖洗條件是否成立，若條件成立，則指定相應的濾格進入反沖洗過程，反沖洗條件成立是指過濾時間超過24小時或主PLC接收到強制請求反沖洗命令；
[0042]3)各濾 格子PLC向主PLC上報各自的實時運行工況，并接受主PLC下達的反沖洗指令，并在主PLC的協調下完成濾格反沖洗過程控制；
[0043]4)各濾格子PLC對相應的進水閥、清水閥、水沖閥、氣沖閥、排污閥和排氣閥等受控設備進行故障檢測、故障報警和故障保護；
[0044]5)主PLC監控、調度鼓風機組、沖洗泵組，配合完成每個濾格的反沖洗過程；
[0045]6)主PLC同時監控空壓機組，配合啟動閥門，協同每個濾格的閥門開啟和關閉，完成反沖洗過程；
[0046]7)主PLC與生產監控計算機進行通信，將鼓風機組、沖洗泵組、空壓機組和每格濾格實時運行工況及生產數據傳輸到生產監控計算機，同時接受生產監控計算機下達的控制指令和工藝參數的設定，并判斷其正確性、可執行性后加以執行。
[0047]所述的反沖洗過程具體步驟如下:
[0048]準備階段:子PLC接受主PLC下達的反沖洗指令后，關閉進水閥、打開排污閥，待濾池水面降低到排水面時再關閉清水閥；
[0049]22)氣沖階段:主PLC啟動一臺鼓風機，子PLC打開氣沖閥，氣沖1.5min ；
[0050]23)氣水聯合反沖洗階段:主PLC再啟動一臺鼓風機和一臺沖洗泵，子PLC同時打開水沖閥進行氣水聯合反沖洗，氣水聯合反洗時間為5.5min ；
[0051]24)水沖階段:主PLC停止鼓風機組，子PLC關閉氣沖閥、打開排氣閥，主PLC再啟動一臺沖洗泵進行水沖洗，水沖洗時間為4.5min ；
[0052]25)停止反沖洗階段:子PLC關閉水沖閥，并停止沖洗泵組；
[0053]26)恢復過濾階段:子PLC先關閉排污閥和排氣閥，然后打開清水閥和進水閥進行自動過濾。
[0054]如圖3所示，一種實施上述基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法的裝置，包括生產監控計算機1、主PLC2、交換機3、若干個子PLC4、受控設備和水位計5，所述的生產監控計算機I與主PLC2連接，所述的主PLC2通過交換機3分別與若干個子PLC4連接，所述的子PLC分別連接受控設備和水位計5。所述的主PLC2上還連接有鼓風機組、沖洗泵組和空壓機組。
[0055]實施例2
[0056]參照圖1至圖3所示，一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法及裝置，所述方法主要步驟及裝置同實施例1，不同之處在于，本實施例中的反沖洗過程具體步驟如下:
[0057]準備階段:子PLC接受主PLC下達的反沖洗指令后，關閉進水閥、打開排污閥，待濾池水面降低到排水面時再關閉清水閥；
[0058]22)氣沖階段:主PLC啟動一臺鼓風機，子PLC打開氣沖閥，氣沖2.5min ；
[0059]23)氣水聯合反沖洗階段:主PLC再啟動一臺鼓風機和一臺沖洗泵，子PLC同時打開水沖閥進行氣水聯合反沖洗，氣水聯合反洗時間為6.5min ；
[0060]24)水沖階段:主PLC停止鼓風機組，子PLC關閉氣沖閥、打開排氣閥，主PLC再啟動一臺沖洗泵進行水沖洗， 水沖洗時間為5.5min ；
[0061]25)停止反沖洗階段:子PLC關閉水沖閥，并停止沖洗泵組；
[0062]26)恢復過濾階段:子PLC先關閉排污閥和排氣閥，然后打開清水閥和進水閥進行自動過濾。
[0063]實施例3
[0064]參照圖1至圖3所示，將本發明的基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法及裝置應用于上海源江水廠深度處理系統。
[0065](I)目的
[0066]源江水廠一期供水規模為30萬噸/日，為進一步提高出廠水水質，源江水廠制水流程將通過碳濾池依靠活性炭的對有害物質的強力吸附作用，對水質進行深度處理，以期使出廠水水質達到飲用水的標準。
[0067](2)系統特點
[0068]源江水廠活性炭濾池系統包括:沖洗泵房6臺鼓風機、6套沖洗泵和6套空壓機；16格V型濾池。
[0069]+鼓風機、出風閥、旁通閥聯動一步化控制；
[0070]+沖洗泵的一步化控制；
[0071]今空壓系統根據壓力限值自動運行并保持；
[0072]+進行碳濾池濾格的沖洗排隊，協調各濾格自動反沖洗；
[0073]今鼓風機、沖洗泵根據運行時間及工況自動切換。
【權利要求】
1.一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法，其特征在于，該方法包括以下幾個步驟: 1)濾池中各濾格的子PLC自動調節清水閥開度，實行濾格恒水位過濾； 2)主PLC自動檢測各濾格的過濾時間，自動記錄反沖洗周期，判斷反沖洗條件是否成立，若條件成立，則指定相應的濾格進入反沖洗過程； 3)各濾格子PLC向主PLC上報各自的實時運行工況，并接受主PLC下達的反沖洗指令，并在主PLC的協調下完成濾格反沖洗過程控制； 4)各濾格子PLC對相應的受控設備進行故障檢測、故障報警和故障保護； 5)主PLC監控、調度鼓風機組、沖洗泵組，配合完成每個濾格的反沖洗過程； 6)主PLC同時監控空壓機組，配合啟動閥門，協同每個濾格的閥門開啟和關閉，自動完成反沖洗過程； 7)主PLC與生產監控計算機進行通信，將鼓風機組、沖洗泵組、空壓機組和每格濾格實時運行工況及生產數據傳輸到生產監控計算機，同時接受生產監控計算機下達的控制指令和工藝參數的設定，并判斷其正確性、可執行性后加以執行。
2.根據權利要求1所述的一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法，其特征在于，所述的濾格恒水位過濾的具體步驟如下: 11)水位計和壓差變送器向各濾格的子PLC傳送濾格水位和清水閥開度信號； 12)子PLC計算接收到的水位與設定水位間的偏差，并通過子PLC中的PID控制回路運算后，把輸出信號傳送給子PLC`中的輸出附加處理器； 13)輸出附加處理器把對輸出信號進行處理后輸出給清水閥，調節清水閥開度，實行濾格恒水位過濾。
3.根據權利要求1所述的一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法，其特征在于，所述的反沖洗條件成立是指過濾時間超過24小時或主PLC接收到強制請求反沖洗命令。
4.根據權利要求1所述的一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法，其特征在于，所述的步驟4)中的受控設備包括進水閥、清水閥、水沖閥、氣沖閥、排污閥和排氣閥。
5.根據權利要求4所述的一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法，其特征在于，所述的反沖洗過程具體步驟如下: 21)準備階段:子PLC接受主PLC下達的反沖洗指令后，關閉進水閥、打開排污閥，待濾池水面降低到排水面時再關閉清水閥； 22)氣沖階段:主PLC啟動一臺鼓風機，子PLC打開氣沖閥，氣沖1.5-2.5min ； 23)氣水聯合反沖洗階段:主PLC再啟動一臺鼓風機和一臺沖洗泵，子PLC同時打開水沖閥進行氣水聯合反沖洗，氣水聯合反洗時間為5.5-6.5min ； 24)水沖階段:主PLC停止鼓風機組，子PLC關閉氣沖閥、打開排氣閥，主PLC再啟動一臺沖洗泵進行水沖洗，水沖洗時間為4.5-5.5min ； 25)停止反沖洗階段:子PLC關閉水沖閥，并停止沖洗泵組； 26)恢復過濾階段:子PLC先關閉排污閥和排氣閥，然后打開清水閥和進水閥進行自動過濾。
6.一種實施如權利要求5所述的基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法的裝置，其特征在于，包括生產監控計算機、主PLC、交換機、子PLC、受控設備和水位計，所述的生產監控計算機與主PLC連接，所述的主PLC通過交換機與子PLC連接，所述的子PLC分別連接受控設備和水位計。
7.根據權利要求6所述的一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法的裝置，其特征在于，所述的主PLC上還連接有鼓風機組、沖洗泵組和空壓機組。
8.根據權利要求6所述的一種基于動態PID調節技術的碳濾池水質深度處理控制方法的裝置，其特征 在于，所述的子PLC設有多個。
【文檔編號】G05B19/05GK103449555SQ201210170467
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月28日 優先權日:2012年5月28日
【發明者】彭曉暉, 管珺, 李明 申請人:上海遠動科技有限公司