[发明专利]一种氧化沟出水堰自动调节方法及调节装置

摘要

本发明涉及一种氧化沟出水堰自动调节方法及调节装置，包括以下步骤：(1)使得控制器、工艺系统和电动系统均处于待机状态；(2)将曝气功率设定值Q发送到工艺系统，工艺系统计算曝气功率实际值q，并判断q/Q‑1的绝对值是否大于预设值，若不大于则返回待机状态，若大于则进入下一步骤；(3)工艺系统计算得出反应池的液位设定值LS；(4)工艺系统计算得出液位差值ΔL，判断液位差值ΔL的绝对值是否小于设定值，若小于则返回待机状态，若不小于则进入下一步骤；(5)工艺系统计算得到开度调节设定值ΔP，并将计算结果发送给电动系统；(6)电动系统计算电动机的控制指令，并通过控制指令控制电动机运动，电动系统判断控制指令是否执行完毕，若是，转步骤(4)。本发明能够通过水堰开度准确控制曝气设备，达到节能目的。

主权项

1.一种氧化沟出水堰自动调节方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别启动控制器、工艺系统和电动系统，使得控制器、工艺系统和电动系统分别处于待机状态；(2)将曝气功率设定值Q通过控制器发送到工艺系统，工艺系统采集曝气设备的电流值并计算曝气功率实际值q，并判断q/Q‑1的绝对值是否大于预设值，若不大于，返回步骤(1)，若大于，进入步骤(3)；(3)工艺系统根据曝气功率设定值Q计算曝气设备的浸没深度H，并根据浸没深度H和反应池的高度计算得出反应池的液位设定值LS，其中，假设t时刻，输入至工艺系统的曝气功率设定值为Q(t)，则曝气设备的浸没深度H(t)的计算公式为：H(t)＝A·Q(t)+B   (1)式中，H(t)表示t时刻曝气设备的浸没深度；Q(t)表示t时刻用户输入的曝气功率设定值；A是斜率；B为截距；反应池内t时刻的液位设定值LS(t)的计算公式为：LS(t)＝HD‑RD+H(t)   (2)式中，LS(t)表示t时刻反应池内的液位设定值；HD表示曝气设备的安装高度；RD表示曝气设备的工作半径；H(t)表示t时刻曝气设备的浸没深度；整理式(1)和式(2)推导出LS(t)和Q(t)的线性关系公式为：LS(t)＝A·Q(t)+(HD‑RD+B)   (3)式中，LS(t)表示t时刻反应池内的液位设定值；Q(t)表示t时刻用户输入的曝气功率设定值；A是斜率；B为截距；HD表示曝气设备的安装高度；RD表示曝气设备的工作半径；(4)工艺系统获取反应池的当前液位值L并与液位设定值LS进行比较计算得出液位差值ΔL，判断液位差值ΔL的绝对值是否小于设定值，若小于，则返回步骤(1)；若不小于，则进入步骤(5)；(5)工艺系统根据液位差值ΔL，计算得到出水堰的开度调节设定值ΔP，并将开度调节设定值ΔP发送给电动系统，其中，t时刻出水堰开度调节值ΔP(t)的计算公式为：ΔP(t)＝K1ΔL(t)+K2ΔL(t‑1)   (5)式中，ΔP(t)表示t时刻出水堰的开度调节设定值；ΔL(t)表示t时刻液位差值；ΔL(t‑1)表示t‑1时刻的液位差值；K1和K2是通过实验调试确定的系数；t和t‑1为两采样时间间隔点；(6)电动系统接收开度调节设定值ΔP，并选取电动机控制模式，根据开度调节设定值ΔP和所选取的电动机控制模式对应的出水堰调节模型计算电动机控制指令，并通过继电器组根据电动机控制指令控制电动机运动，进而带动出水堰运动，电动系统判断控制指令是否执行完毕，若是，则转步骤(4)，其中，电动机控制模式包括调节时间计算模式和调节次数计算模式，调节时间计算模式对应的出水堰调节模型计算的电动机控制指令为调节时间值T，调节次数计算模式对应的出水堰调节模型计算的电动机控制指令为调节次数值N，当液位稳定时间长、调节后需等待较长时间间隔时，为了能够一次调节到位，采用节时间计算模式；当液位或流速响应较快、电动装置固定调节幅度时，为了能够实现多次连续调节，采用调节次数计算模式，其中，调节时间值T的出水堰调节模型为：式中，a表示动作方向，0表示开启，1表示关闭；T表示该次调节的时间；ΔP表示出水堰的开度调节设定值；Tm,0为理论全程开启所需时间；Tm,1为理论全程关闭所需时间；τ为电气和机械系统的动作滞后时间；调节次数值N的出水堰调节模型为：式中，TS表示固定每次动作的时间；所述理论全程开启所需时间Tm,0、理论全程关闭所需时间Tm,1和电气和机械系统的动作滞后时间τ采用实验方法拟合确定，具体过程为：当计算理论全程开启所需时间Tm,0时，从起始位置开度为0％开始，设定不同的动作周期TS，逐次连续开启电动机直至位置开度为100％，得到实际的全程开启时间Tf0，经拟合得出则TS和Tf0之间的关系公式为：式中，τ0表示开启过程中电气和机械系统的动作滞后时间；将式(8)两侧取倒数后变形为式(9)，可得到TS/Tf0与TS之间的线性关系式；根据实验测得的电动机不同的动作周期TS和Tf0之间的关系数据，计算TS/Tf0和TS，并将按照式(9)拟合TS/Tf0和TS，得到斜率K和截距M，进而得到Tm,0和τ0的计算公式如下：Tm,0＝1/K式中，K表示斜率；τ0＝‑K·M当计算理论全程关闭所需时间Tm,1时，取起始开度为100％，设定不同的动作周期TS，逐次连续开启电动机直至开度为0％，得到实际的全程开启时间Tf1；通过与上述的Tm,0完全相同的步骤，拟合计算关闭过程的理论全程时间Tm,1和电气机械滞后时间τ1；电气和机械系统的动作滞后时间τ的计算公式为：τ＝(τ0+τ1)/2式中，τ1表示关闭过程中电气和机械系统的动作滞后时间。