工業污水處理自動控制系統-wenkub.com

　 　

【正文】 它是一種風機水泵負載專用變頻器，能適用于各種變速驅動系統，尤其是適用于工業部門的水泵和風機。而針對這種想象一般要采取電壓補償法。將上述兩個公式代入異步電動機的電磁轉矩公式可得變頻后的轉矩公式： （ ） 畢業設計（論文） 22212 2 21 2 1 232 [ ( ) ( ) ]um f N x x fp s r k UT k f s r r s k x x?? ? ? ? 其中 ： sx為頻率為 fx時的轉差 率。產生轉子電流的必要條件是轉子繞組切割定子磁場的磁力線。 變頻調速的基本原理 畢業設計（論文） （ 1）異步電動機的等效變換 X 1 R 2R 1 X 2R mI OX mR 1U 1R LU 2 圖 異步電動機的等效變換 異步電動機的電磁轉矩公式： 2212 2 21 1 2 1 232 [ ( ) ( ) ]m p s r UT f s r r s x x?? ? ? ? 其中 ： P 為旋轉磁場的磁極對數， S 為轉差率。 PAM 需要同時調節兩個部分：整流部分和逆變部分，兩者之間還必須滿足 一定的關系，故控制電路比較復雜，因此比較少用。要實現這個目標，只要在變頻過程中使變頻器輸出電壓 Ul/f=const，則磁通φ m可保持基本不變。 電流型交 直 交變頻器與電壓型變頻器的差別僅在于中間直流環節中的儲能元件用的是電感而不是電容。 變頻器主要分為間接變頻和直接變頻兩大類，而間接變頻又根據中間直流環畢業設計（論文） 節的主要儲能元件的不同可分為電壓型和電流型。 （ 3）根據控制電路確定電壓等級，時間繼電器線圈電壓等級要和控制電路的電壓相匹配。凡是對延時精度要求不高的場合， 宜選用價格較低的空氣阻尼是時間繼電器。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星 三角起動器。強適應性： “ TH” 防護處理，可以在濕熱的環境中使用。控制交流籠型異步電動機是交流接觸器最主要的用途之一，在我們這個設計里 所有設備是根據控制面板上的按鈕情況或者根據傳感器的反饋值進行動作的，因此需要 PLC 根據當前的工作情況，以及按鈕的情況來控制所有設備的 啟停，在此用到了大量接觸器：如格柵機接觸器、清污機接觸器、排污泵接觸器、潛水攪拌機接觸器 等。 型號含義：如 Y2200L26E： “ Y2”表示異步電動機第二次改型設計，“ 200”表示中心高，“ L”表示機座長短號，“ 2”表示鐵心長度序號，“ 6”表示極數，“ E”表示第二種設計。電動機符合JB/ Y2 系列 (1P54)三相異步電動機（機座號 63～ 355）技術條件。 電動機額定功率的選用 額定功率的選用必須考慮電動機的發熱，過載能力及啟動能力三個方面 我們工藝要求的發電機需要轉動的排污泵的功率為 55KW,所以發電機的負載功率 PL=55KW 根據負載功率，預選電動機的額定功率為 PL. 在該工業 污水處理系統中需要用到許多電動機， Y2 系列三相異步電機 是專為歐洲市場設計的三相異步電動機、電機出線盒置于電機機殼頂部、整機結構緊湊、外形美觀大方，安裝尺寸符合 IEC 標準，具有高效、節能、起動轉矩大，畢業設計（論文） 使用維護方便等特點。防護式的機座下 面有通風口。臥式電動機的轉軸安裝以后為水平位置，立式的轉軸則為垂直地面的位置。從電動機的機械特性，啟動性能，調速性能，點源電動機的經濟性等方面考慮用的是三相籠型異步電動機。保證一定負載下的轉速穩定，有一定的調速范圍及具有良好的啟動和制動性能。 表 36 模擬量輸入地址分 配 輸入地址 輸入設備 AIW0 格柵 液面差計 AIW2 PH 值測量計 模擬量輸出部分 在此控制系統中需要將采集回來的模擬量進行數據處理，然后，通過模擬輸出口對變頻器進行控制，進行控制其他設備的運行，如下表 37 所示。因此在這使用 CPU226 為適合再加一個數字量擴展模塊 EM222. 在該系統中，還需要采集模擬量并利用模擬量控制的功能要求，因此需要在擴展一個模擬量輸入輸出擴展模塊。它在 CPU222 的基礎上使主機的輸出點數增加為 24 點，最大擴展為 168 點數字量或者 35 點模擬量的輸入和輸出；存儲容量也進一步增加，還增加了一些數學指令和高速計數器的數量，具有較強的控制能力。它非常適合于小點數的控制系統。輸入部分從現場設備中采集信號，輸電源 中央處理器 存儲器 編程器 輸入接口 輸出接口 畢業設計（論文） 出部分則輸出控制信號，控制工業過程中的設備。 PLC 的基本組成 PLC 實際上是一個工業計算機，只不過它比一般 的計算機具有更強的與工業過程相連接的接口和更直接的適用于控制要求的編程語言，故 PLC 與計算機的組成十分相似。基本單元上沒有擴展端口，通過擴展電纜與擴展單元相連，已構成 PLC不同的配置。它的監視系統采用 CRT 顯示，能夠表示過程的動態流程。典型的小型機有 SIEMENS 公司的 S7200系列， OMRON 公司的 C200H 系列，三菱 F40,MODICONPC085 等整體式 PLC產品。 現代工業生產多種多樣，他們對控 制的要求也各不相同， PLC 由于具有以下畢業設計（論文） 特點而深受歡迎 （ 1）可靠性高，抗干擾能力強； （ 2）適應性強，應用靈活； （ 3）編程方便，易于使用； （ 4）控制系統設計，安裝，調試方便； （ 5）維修方便，維修工作量小； （ 6）功能完善。 可編程器（ Programmable Controller）縮寫為 PC 為了與個人 計算機相區別把可編程控制器縮寫為 PLC。隨著微電子技術和集成電路的發展，特別是微處理器和微計算機的迅速發展，至二十世紀 70 年代中期，美，日德等國的一些廠家在可編程控制器 中開始更多的引入微機技術，微處理器，及其他大規模集成電路芯片成為其核心部件，使可編程器的性能價格比產生了新的突破。 1968 年，美國最大的汽車制造商 — 通用汽車公司（ GM公司）為了適應生產工藝不斷更新的需求，要求尋找一種比繼電器更可靠，功能更齊全，響應速度更快的新型工業控制器，并從用戶角度提出了新一代控制器應具備的十大條件，立即引起了開發熱潮。 M M2， M3 為用軟啟動器啟動，然后分別用繼電 器 KM1， KM2 ,KM3 控制；接觸器 ,KM4,KM5 分別控制 M4,M5的變頻運行； QF主電路的空氣開關； FU1 為主電路的熔斷器。 (3） 進水泵房中的潛水泵根據液面高低和運行時間進行運行、停止及運行數量的控制。 工業污水處理自動控制系統的工作原理 控制系統總體框圖 工業污水處理系統的電氣控制系統總框圖如圖 42所 示， PLC為核心控制器，通過檢測操作面板按鈕的輸入、各類傳感器的輸入，以及相關模擬量的輸入，完成相關設備的運行、停止和調速控制。 (2）顯示面板。 電氣控制系統 電氣控制系統主要包括操作面板、顯示面板、電氣控制柜等單元。在沉淀系統的持有做個 酸堿中和處理使污水中的酸堿度得到酸堿平衡。主要設備有鼓風機及曝氣擴散器（曝氣器）。沉砂池中分離機的運行和后續處理中的轉碟曝氣機的運行同步，即啟動轉碟曝氣機的時候同時啟動分離機，對沉砂池中的沙粒進行排除。進水泵房中的潛水泵運行及停止是通過安裝在泵房內的液位傳感器和其幾臺泵的運行時間決定的，當液位到達一定高度的時候先啟動運行時間最短的一臺 泵，經過一定的畢業設計（論文） 延時再啟動在剩下的四臺里面運行時間最短的一臺泵，在經過一點時間啟動第三臺泵。 主要組成部分 工業污水處理系統的結構比較復雜，設備較多，在氧化溝中其控制過程及原理大致相同，都是通過控制曝氣機的轉速來調節污水中的含氧量，其基本組成如圖 31所示。 控制輸出信號 信號輸出部分主要是數字量輸出。所以必須調整去 PH 值，由 PH 值量計測量污水的酸堿值，控制加酸閥、加堿閥進行中和作業。檢測進水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用來控制潛水泵或污泥回流泵的啟動和停止，以及投入運行的潛水泵的數量。大多數為人工方式控制的輸入檢測，主要有自動按鈕、手動按鈕、格柵機啟動按鈕、清污機啟動按鈕、潛水泵啟動按鈕、潛水攪拌機啟動按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。與各類人機界面的通信可完成 PLC 控制系統的監視，同時使用戶可通過操作界面功能控制 PLC 系統。 工業污水處理系統的功能要求 工業污水處理系統的主要功能是完成對城市污水的凈化的作用，將城市中排除的污水通過該系統處理后，輸出符合國家標準的水質。響應快，實時性好。實時性好，響應快。由計算機和現場終端組成，通過網絡將現場控制站、檢測站和操作站、控制站等連接起來，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各類生產過程，可提高生產自動化水平和管理 水平，其主要特點如下：采用分級分布式控制，減少了系統的信息傳輸量，使系統應用程序比較簡單。然后進入加氯加藥間，進行最后的一層消毒就可以回收利用了。是 預先沉降分離去除污水中的砂粒，以保護管道、閥門、機泵等設施免受磨損和阻塞，否則會影響后續處理設備的正常運行經過沉砂池的污水進入 提升泵房，有五臺排污泵， 三 臺啟動 兩 臺備用，按照水位的高低和運行時間的累計啟停排污泵， 主要的作用是利用排污泵將提升到較高的畢業設計（論文） 位置進行處理以免污水回流， 經過提升 泵房的污水 進入初次沉淀池 ，在這里通過重力沉降去除污水中的懸浮物， 殘留的可沉淀的 并去除液面浮渣，同時去除一部分有機污染物。整個過程對于單個操作單元而言是間歇進行的，但是通過多個單元組合調度后又是連續的，在運行上實現了有序和間歇操作相結合。 SBR 法是歇式活性污泥法的簡稱，污水流至單一反應池中，按時間通過程序控制各過程。另外，由于 A 段 去除了較多的 BOD，造成了碳源不足，難以實現脫氮工藝的要求。 B 段起到出水把關作用，處理穩定性較好。 A/B 法是吸附生物降解法的簡稱，屬超高負荷活性污泥法，該工藝沒有初沉淀，將曝氣池分為高低負荷 兩段，并分別有獨立的沉淀和污泥回流系統。 A2O 法的除磷脫氮效果非常好，非常適合用于對除磷脫氮有要求的工業污水處理。但是此硝化 反硝化反應系統需要得到很好的控制，這樣就對該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了該工藝的一大缺點。 曝氣池 （微生物吸附有機物氧化為無機物） 沉淀池 （活性泥下沉） 回流活性泥 原污水 清水排出 畢業設計（論文） （ 2） A/O 法。傳統活性污泥處理法是 一種最古老的工業污水處理工藝，其工業污水處理的關鍵組成部分為曝氣 池與沉淀池，主要處理部分關系框圖如圖 。這些方法根據實際情況，可以單一使用，也可以針對不同的污水混合使用。其特點是 能夠精確的表示污水中有機物的含量，并且測定時間短，但它不能像 BOD 那樣表示出微生物氧化的有機物量。 能較精確地描述污水的生化需氧量，但其測定的時間太長，需20 天。進行好氧分解時水中溶解氧降低，甚至完全缺氧。經處理后的污水，最后出路有三種： ① 排放水體； ② 灌溉田地； ③ 重復使用。因此建設符合我國國情的污水廠自動控制系統對降低工業污水處理成本、改善環境、建立可持續發展社會和和諧社會、保持我國經濟高速發展具有重要意義。目前我國約 300個城市缺水，其中嚴重缺水城市有 50 個。因此，有效的結合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、 PLC 控制系統技術，將 為當前工業污水處理控制系統提供有效的自控方法。 對于環境保護問題，國務院明確規定所有工業污染源都必須達到排放標 。現在，這些國家的工業污水處理水平又有了進一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設施，對水體質量改善和水環境保護起了重大的作用。 國際上，大規模的水污染治理是在第二次世界大戰后，隨著 50年代經濟的蓬勃發展帶來的 60 年代日益嚴重性的環境污染而展開的。 畢業設計（論文） 工業污水處理的國內外現狀 我國 工業污水處理大多經歷了以下幾個過程 20 世紀 70 年代初全國各地陸續建立了“三廢治理”和環境保護機構開始了工業污水治理工作與“三同時”（即一切企業，事業單位在進行新建，改建和擴建時，其防止污染和其他公害的設施，必須與主體工 程同時設計，同時施工，同時投產）的要求，特別是 80 年代以來至 90 年代初，水污染防治法規和標準逐步完善，建設項目環境影響評價，排污收費，排污許可證，限期治理等環境管理制度相繼建立，更加速了工業污染治理進程。眾多跡象表明 ，水資源的短缺無疑將成為制約經濟持續協調發展的瓶頸，因此世界各國越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術進一步提高供水質量，提高經濟效益。嚴重的環境污染使有限的水資源日益減少、水質日益惡化，無疑是“雪上加霜”。隨著社會的發展，水資源已經成為影響工業發展的重要因素，現代工業中生產工藝和設備對水質要求越來越高。令人擔憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費非常嚴重。 畢業設計（論文） 第一章 緒論 水與人的生活息息相關，特別在現代社會生活及生產中人們對水的需求量與日俱增。 在污水處理 中采用 PLC控制系統改造后，提高了自動控制的可靠性 ,不僅減輕了工人的勞動強度 ,而且提高了污水處理廠的運行效率和運行效益 ,實現了污水廠生產