基于动态pid调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法及装置，所述的方法包括以下几个步骤：各滤格的子PLC自动调节清水阀开度，实行滤格恒水位过滤；主PLC自动检测各滤格的过滤时间，自动记录反冲洗周期，确定反冲洗条件成立后，则指定相应的滤格进入反冲洗过程；子PLC在主PLC的协调下完成滤格的反冲洗过程控制；主PLC完成与生产监控计算机的通信；所述的装置包括生产监控计算机、主PLC、交换机、子PLC、受控设备和水位计。与现有技术相比，本发明具有可提高活性炭充分吸附能力和提高碳滤池性能等优点。
【专利说明】基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳滤池控制方法，尤其是涉及一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的发展、人民生活水平的提高和水处理技术的不断进步，人们对饮用水水质的要求也越来越高。面对各种有机污染物，常规水处理工艺已不能保证饮用水水质全面稳定地达到国家标准的要求。而整个水环境污染的治理与水质改善却需要很长的时间，因此完善净水厂的处理工艺就显得尤为重要。
[0003]碳滤池水质深度处理是水厂生产工艺的最新技术，其工艺是采用“臭氧接触氧化+生物活性炭过滤”工艺过程达到水质深度处理目标，代表了城市自来水生产工艺的发展方向。由于活性炭滤池仍然采用水厂常用的V型滤池结构，因此，在工艺控制方式上，一般仍依照传统砂滤池的工艺控制方式。但是，在水质处理的原理上，活性炭滤池与普通的砂滤池有本质的区别:砂滤池对水质处理原理是通过水流流经砂层，将水中的杂质阻隔在砂层中，因此，其水质处理是一个物理过程。而活性炭滤池，是通过水流流经活性炭层时，利用活性炭的吸附作用，将水中的杂质吸附到活性炭上，其水质处理是一个化学过程的。如何使活性炭滤池的控制保持在最佳工艺状态是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可提高活性炭充分吸附能力和提高碳滤池性能的基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方`法及装置。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法，该方法包括以下几个步骤:
[0007]I)滤池中各滤格的子PLC自动调节清水阀开度，实行滤格恒水位过滤；
[0008]2)主PLC自动检测各滤格的过滤时间，自动记录反冲洗周期，判断反冲洗条件是否成立，若条件成立，则指定相应的滤格进入反冲洗过程；
[0009]3)各滤格子PLC向主PLC上报各自的实时运行工况，并接受主PLC下达的反冲洗指令，并在主PLC的协调下完成滤格反冲洗过程控制；
[0010]4)各滤格子PLC对相应的受控设备进行故障检测、故障报警和故障保护；
[0011]5)主PLC监控、调度鼓风机组、冲洗泵组，配合完成每个滤格的反冲洗过程；
[0012]6)主PLC同时监控空压机组，配合启动阀门，协同每个滤格的阀门开启和关闭，完成反冲洗过程；
[0013]7)主PLC与生产监控计算机进行通信，将鼓风机组、冲洗泵组、空压机组和每格滤格实时运行工况及生产数据传输到生产监控计算机，同时接受生产监控计算机下达的控制指令和工艺参数的设定，并判断其正确性、可执行性后加以执行。
[0014]所述的滤格恒水位过滤的具体步骤如下:
[0015]11)水位计和压差变送器向各滤格的子PLC传送滤格水位和清水阀开度信号；
[0016]12)子PLC计算接收到的水位与设定水位间的偏差，并通过子PLC中的PID控制回路运算后，把输出信号传送给子PLC中的输出附加处理器；
[0017]13)输出附加处理器把对输出信号进行处理后输出给清水阀，调节清水阀开度，实行滤格恒水位过滤。
[0018]所述的反冲洗条件成立是指过滤时间超过24小时或主PLC接收到强制请求反冲洗命令。
[0019]所述的步骤4)中的受控设备包括进水阀、清水阀、水冲阀、气冲阀、排污阀和排气阀。
[0020]所述的反冲洗过程具体步骤如下:
[0021]准备阶段:子PLC接受主PLC下达的反冲洗指令后，关闭进水阀、打开排污阀，待滤池水面降低到排水面时再关闭清水阀；
[0022]22)气冲阶段:主PLC启动一台鼓风机，子PLC打开气冲阀，气冲1.5-2.5min ；
[0023]23)气水联合反冲洗阶段:主PLC再启动一台鼓风机和一台冲洗泵，子PLC同时打开水冲阀进行气水联合反冲洗，气水联合反洗时间为5.5-6.5min ；
`[0024]24)水冲阶段:主PLC停止鼓风机组，子PLC关闭气冲阀、打开排气阀，主PLC再启动一台冲洗泵进行水冲洗，水冲洗时间为4.5-5.5min ；
[0025]25)停止反冲洗阶段:子PLC关闭水冲阀，并停止冲洗泵组；
[0026]26)恢复过滤阶段:子PLC先关闭排污阀和排气阀，然后打开清水阀和进水阀进行自动过滤。
[0027]一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法的装置，包括生产监控计算机、主PLC、交换机、子PLC、受控设备和水位计，所述的生产监控计算机与主PLC连接，所述的主PLC通过交换机与子PLC连接，所述的子PLC分别连接受控设备和水位计。
[0028]所述的主PLC上还连接有鼓风机组、冲洗泵组和空压机组。
[0029]所述的子PLC设有多个。
[0030]与现有技术相比，本发明利用滤池出水阀门的开度调节方法，采用PID分析模型，通过检测活性炭滤池入水流量和滤池保持液位的相关参数，经过计算及对比，以确定活性炭滤池的水流滞留时间，从而达到活性炭的最佳吸附效率的控制目的。本发明通过对液位及调节阀开度的连续在线式监测，能够及时且准确地反映出滤池的过滤水流速，确定最佳反冲洗时间，大大提高了活性炭滤池的水质处理效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明方法的流程示意图；
[0032]图2为本发明滤格恒水位过滤的控制流程示意图；
[0033]图3为本发明装置的结构示意图。【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0035]实施例1
[0036]如图1所示，一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法，该方法包括以下几个步骤:
[0037]I)滤池中各滤格的子PLC自动调节清水阀开度，实行滤格恒水位过滤,如图2所示，滤格恒水位过滤的具体步骤如下:
[0038]11)水位计和压差变送器向各滤格的子PLC传送滤格水位和清水阀开度信号；
[0039]12)子PLC计算接收到的水位与设定水位间的偏差，并通过子PLC中的PID控制回路运算后，把输出信号传送给子PLC中的输出附加处理器；
[0040]13)输出附加处理器把对输出信号进行处理后输出给清水阀，调节清水阀开度，实行滤格恒水位过滤。
[0041]2)主PLC自动检测各滤格的过滤时间，自动记录反冲洗周期，判断反冲洗条件是否成立，若条件成立，则指定相应的滤格进入反冲洗过程，反冲洗条件成立是指过滤时间超过24小时或主PLC接收到强制请求反冲洗命令；
[0042]3)各滤 格子PLC向主PLC上报各自的实时运行工况，并接受主PLC下达的反冲洗指令，并在主PLC的协调下完成滤格反冲洗过程控制；
[0043]4)各滤格子PLC对相应的进水阀、清水阀、水冲阀、气冲阀、排污阀和排气阀等受控设备进行故障检测、故障报警和故障保护；
[0044]5)主PLC监控、调度鼓风机组、冲洗泵组，配合完成每个滤格的反冲洗过程；
[0045]6)主PLC同时监控空压机组，配合启动阀门，协同每个滤格的阀门开启和关闭，完成反冲洗过程；
[0046]7)主PLC与生产监控计算机进行通信，将鼓风机组、冲洗泵组、空压机组和每格滤格实时运行工况及生产数据传输到生产监控计算机，同时接受生产监控计算机下达的控制指令和工艺参数的设定，并判断其正确性、可执行性后加以执行。
[0047]所述的反冲洗过程具体步骤如下:
[0048]准备阶段:子PLC接受主PLC下达的反冲洗指令后，关闭进水阀、打开排污阀，待滤池水面降低到排水面时再关闭清水阀；
[0049]22)气冲阶段:主PLC启动一台鼓风机，子PLC打开气冲阀，气冲1.5min ；
[0050]23)气水联合反冲洗阶段:主PLC再启动一台鼓风机和一台冲洗泵，子PLC同时打开水冲阀进行气水联合反冲洗，气水联合反洗时间为5.5min ；
[0051]24)水冲阶段:主PLC停止鼓风机组，子PLC关闭气冲阀、打开排气阀，主PLC再启动一台冲洗泵进行水冲洗，水冲洗时间为4.5min ；
[0052]25)停止反冲洗阶段:子PLC关闭水冲阀，并停止冲洗泵组；
[0053]26)恢复过滤阶段:子PLC先关闭排污阀和排气阀，然后打开清水阀和进水阀进行自动过滤。
[0054]如图3所示，一种实施上述基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法的装置，包括生产监控计算机1、主PLC2、交换机3、若干个子PLC4、受控设备和水位计5，所述的生产监控计算机I与主PLC2连接，所述的主PLC2通过交换机3分别与若干个子PLC4连接，所述的子PLC分别连接受控设备和水位计5。所述的主PLC2上还连接有鼓风机组、冲洗泵组和空压机组。
[0055]实施例2
[0056]参照图1至图3所示，一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法及装置，所述方法主要步骤及装置同实施例1，不同之处在于，本实施例中的反冲洗过程具体步骤如下:
[0057]准备阶段:子PLC接受主PLC下达的反冲洗指令后，关闭进水阀、打开排污阀，待滤池水面降低到排水面时再关闭清水阀；
[0058]22)气冲阶段:主PLC启动一台鼓风机，子PLC打开气冲阀，气冲2.5min ；
[0059]23)气水联合反冲洗阶段:主PLC再启动一台鼓风机和一台冲洗泵，子PLC同时打开水冲阀进行气水联合反冲洗，气水联合反洗时间为6.5min ；
[0060]24)水冲阶段:主PLC停止鼓风机组，子PLC关闭气冲阀、打开排气阀，主PLC再启动一台冲洗泵进行水冲洗， 水冲洗时间为5.5min ；
[0061]25)停止反冲洗阶段:子PLC关闭水冲阀，并停止冲洗泵组；
[0062]26)恢复过滤阶段:子PLC先关闭排污阀和排气阀，然后打开清水阀和进水阀进行自动过滤。
[0063]实施例3
[0064]参照图1至图3所示，将本发明的基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法及装置应用于上海源江水厂深度处理系统。
[0065](I)目的
[0066]源江水厂一期供水规模为30万吨/日，为进一步提高出厂水水质，源江水厂制水流程将通过碳滤池依靠活性炭的对有害物质的强力吸附作用，对水质进行深度处理，以期使出厂水水质达到饮用水的标准。
[0067](2)系统特点
[0068]源江水厂活性炭滤池系统包括:冲洗泵房6台鼓风机、6套冲洗泵和6套空压机；16格V型滤池。
[0069]+鼓风机、出风阀、旁通阀联动一步化控制；
[0070]+冲洗泵的一步化控制；
[0071]今空压系统根据压力限值自动运行并保持；
[0072]+进行碳滤池滤格的冲洗排队，协调各滤格自动反冲洗；
[0073]今鼓风机、冲洗泵根据运行时间及工况自动切换。
【权利要求】
1.一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤: 1)滤池中各滤格的子PLC自动调节清水阀开度，实行滤格恒水位过滤； 2)主PLC自动检测各滤格的过滤时间，自动记录反冲洗周期，判断反冲洗条件是否成立，若条件成立，则指定相应的滤格进入反冲洗过程； 3)各滤格子PLC向主PLC上报各自的实时运行工况，并接受主PLC下达的反冲洗指令，并在主PLC的协调下完成滤格反冲洗过程控制； 4)各滤格子PLC对相应的受控设备进行故障检测、故障报警和故障保护； 5)主PLC监控、调度鼓风机组、冲洗泵组，配合完成每个滤格的反冲洗过程； 6)主PLC同时监控空压机组，配合启动阀门，协同每个滤格的阀门开启和关闭，自动完成反冲洗过程； 7)主PLC与生产监控计算机进行通信，将鼓风机组、冲洗泵组、空压机组和每格滤格实时运行工况及生产数据传输到生产监控计算机，同时接受生产监控计算机下达的控制指令和工艺参数的设定，并判断其正确性、可执行性后加以执行。
2.根据权利要求1所述的一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法，其特征在于，所述的滤格恒水位过滤的具体步骤如下: 11)水位计和压差变送器向各滤格的子PLC传送滤格水位和清水阀开度信号； 12)子PLC计算接收到的水位与设定水位间的偏差，并通过子PLC中的PID控制回路运算后，把输出信号传送给子PLC`中的输出附加处理器； 13)输出附加处理器把对输出信号进行处理后输出给清水阀，调节清水阀开度，实行滤格恒水位过滤。
3.根据权利要求1所述的一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法，其特征在于，所述的反冲洗条件成立是指过滤时间超过24小时或主PLC接收到强制请求反冲洗命令。
4.根据权利要求1所述的一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法，其特征在于，所述的步骤4)中的受控设备包括进水阀、清水阀、水冲阀、气冲阀、排污阀和排气阀。
5.根据权利要求4所述的一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法，其特征在于，所述的反冲洗过程具体步骤如下: 21)准备阶段:子PLC接受主PLC下达的反冲洗指令后，关闭进水阀、打开排污阀，待滤池水面降低到排水面时再关闭清水阀； 22)气冲阶段:主PLC启动一台鼓风机，子PLC打开气冲阀，气冲1.5-2.5min ； 23)气水联合反冲洗阶段:主PLC再启动一台鼓风机和一台冲洗泵，子PLC同时打开水冲阀进行气水联合反冲洗，气水联合反洗时间为5.5-6.5min ； 24)水冲阶段:主PLC停止鼓风机组，子PLC关闭气冲阀、打开排气阀，主PLC再启动一台冲洗泵进行水冲洗，水冲洗时间为4.5-5.5min ； 25)停止反冲洗阶段:子PLC关闭水冲阀，并停止冲洗泵组； 26)恢复过滤阶段:子PLC先关闭排污阀和排气阀，然后打开清水阀和进水阀进行自动过滤。
6.一种实施如权利要求5所述的基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法的装置，其特征在于，包括生产监控计算机、主PLC、交换机、子PLC、受控设备和水位计，所述的生产监控计算机与主PLC连接，所述的主PLC通过交换机与子PLC连接，所述的子PLC分别连接受控设备和水位计。
7.根据权利要求6所述的一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法的装置，其特征在于，所述的主PLC上还连接有鼓风机组、冲洗泵组和空压机组。
8.根据权利要求6所述的一种基于动态PID调节技术的碳滤池水质深度处理控制方法的装置，其特征 在于，所述的子PLC设有多个。
【文档编号】G05B19/05GK103449555SQ201210170467
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月28日 优先权日:2012年5月28日
【发明者】彭晓晖, 管珺, 李明 申请人:上海远动科技有限公司