一种多台鼓风机机组的自动联调系统及其控制方法与流程

本发明属于鼓风机控制技术领域，涉及一种多台鼓风机机组的自动联调系统及其控制方法。

背景技术：

在目前城市污水处理通常采用生物处理的工艺中，底层鼓风曝气是常用的曝气方式。曝气是污水厂最主要的能耗环节，约占总耗电量的50-80％。随着控制方式的改进和节能技术的发展，精确曝气成为污水厂节能改造的重要方面，具有显著的节能效果。所谓精确曝气，是指按照污水厂生物反应池的实际需要供气。这样，一方面能保证生物处理环境的稳定；另一方面，又使系统中的曝气量不至于过大而造成浪费。

然而，一般的污水厂都有多台鼓风机机组，传统的方式是人工就地或远程控制单台鼓风机机组的启停以及每台鼓风机的风量调节，人工控制的方式缺点诸多，一方面须人员二十四小时值守，造成人力成本的增加；另一方面会造成风量调节的大大延迟且不精确，达不到精确曝气节能的效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多台鼓风机机组的自动联调系统及其控制方法。

本发明的目的是这样实现的：一种多台鼓风机机组的自动联调系统，其特征在于，包括多台鼓风机机组、主控制柜、分别与所述主控制柜连接的溶解氧传感器和需氧量采集计算系统，每台鼓风机机组均配有对其控制的就地plc控制柜，就地plc控制柜通过环网光纤与所述主控制柜气连接，所述溶解氧传感器用于测量污水的含氧量，所述需氧量采集计算系统用于采集污水中的各种参数值并计算出污水的需氧量，然后将污水的需氧量值传送给主控制柜，所述主控制柜包括plc控制器，plc控制器上集成了pid控制算法，所述主控制柜通过控制就地plc控制柜调节一台鼓风机机组的供氧量来调节多台鼓风机机组的供氧量。

上述的多台鼓风机机组的自动联调系统的控制方法，其特征在于，如果污水的需氧量fo2需和m台鼓风机最大流量满足其中，m≤n-1，n为鼓风机机组的数量，主控制柜给1#机组至m#机组的就地plc控制柜发送启动指令，同时给1#机组至(m-1)#机组发送流量调节指令，将1#机组至(m-1)#机组的流量调至最大，然后主控制柜给m#机组发送流量调节指令，将m#机组的流量调至最小，然后启动(m+1)#机组，并将(m+1)#机组的流量调至最小，然后调节m#机组的流量至最大，然后再通过(m+1)#号机组的就地plc控制器进行pid调节，直到调节至污水的需氧量fo2需等于污水的含氧量fo2测，即fo2需＝fo2测。

优选地，当污水的含氧量fo2测高于污水的需氧量fo2需时，即fo2测>fo2需，主控柜首先判断(m+1)#机组是否为最小流量，若(m+1)#机组是最小流量，主控制柜发送停机指令给(m+1)#机组的就地plc控制器，使其直接关闭(m+1)#机组；若(m+1)#机组不是最小流量，主控制柜发送供氧调节指令给(m+1)#机组的就地plc控制器，启动该就地plc控制器进行pid调节，降低(m+1)#机组的流量，直至污水的含氧量fo2测与污水的需氧量fo2需相等，然后停止降低(m+1)#机组的流量；如污水的含氧量fo2测一直高于污水的需氧量fo2需，则一直降低(m+1)#机组的流量直至(m+1)#机组的流量至其最小流量；如(m+1)#机组的流量至其最小流量时，污水的含氧量fo2测仍然高于污水的需氧量fo2需，则关闭(m+1)#机组，主控制柜再判断m#机组是否为最小流量，若m#机组是最小流量，主控制柜发送停机指令到m#机组的就地plc控制器，直接关闭m#机组；若m#机组不是最小流量，则主控制柜发送供氧调节指令到m#机组的就地plc控制器，启动该就地plc控制器进行pid调节，降低m#机组的流量，直至m#机组的流量至其最小流量后关闭，然后依次判断(m-1)#机组、(m-2)#机组…2#机组的流量是否为最小流量。

优选地，当污水的含氧量fo2测低于污水的需氧量fo2需时，即fo2测<fo2需，主控制柜首先对1#机组至m#机组的流量依次进行检测，如有未工作在最大流量的机组，则主控制柜发送调节指令给相应机组的就地plc控制器，该就地plc控制器根据污水的含氧量fo2测低于污水的需氧量fo2需的情况进行pid调节，增大相应机组的供氧流量，如果在增大相应机组供氧流量的过程中，fo2测＝fo2需，则停止增大，否则继续增大该此机组的供氧流量至其最大供氧流量，然后继续用相同的方式对下一台未工作在最大流量的机组进行pid调节，直至污水的含氧量fo2测等于污水的需氧量fo2需；

如果1#机组至m#机组全部调节至最大流量后，污水的含氧量fo2测依然低于污水的需氧量fo2需，则启动(m+1)#机组的就地plc控制器进行pid调节，增大其供氧量，直至fo2测＝fo2需后停止调节；

如果(m+1)#机组的供氧流量调至最大，污水的含氧量fo2测依然低于污水的需氧量fo2需，此时，通过(m+1)#机组就地plc控制器直接把(m+1)#机组流量调至最小，然后启动(m+2)#机组，并将(m+2)#机组的供氧流量调至最小，此时(m+1)#机组和(m+2)#机组的流量都处于最小流量，然后先调节(m+1)#机组的流量，调节过程中若污水的含氧量fo2测等于污水的需氧量fo2需，则停止调节；若(m+1)#机组调至最大供氧流量，污水的含氧量fo2测依然低于污水的需氧量fo2需，则启动(m+2)#机组的就地plc控制器进行pid调节，调节过程中若污水的含氧量fo2测等于污水的需氧量fo2需，则停止调节；

如果(m+2)#机组的供氧流量调至最大，污水的含氧量fo2测依然低于污水的需氧量fo2需，则把(m+2)#机组的供氧流量调至最小，启动(m+3)#机组的就地plc控制器进行pid调节，直至污水的含氧量fo2测等于污水的需氧量fo2需，停止调节。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明多台鼓风机机组的自动联调系统及其控制方法为全自动控制，可以根据溶氧量实时进行风量的调节，不仅可以自动识别判断指定鼓风机机组的启停，还可以在鼓风机机组故障情况下自动切换至下一台指定机组运行，保证整个过程自动控制，无人值守，响应迅速，调节精确，为精确曝气节能运行提供有力的保障。

附图说明

图1是本发明多台鼓风机机组的自动联调系统的结构示意图；

图2是本发明多台鼓风机机组的自动联调系统的原理图；

图3是本发明多台鼓风机机组的自动联调系统的控制方法中初始启动控制流程图；

图4是本发明多台鼓风机机组的自动联调系统的控制方法中污水的含氧量高于污水的需氧量时的控制流程图；

图5是本发明多台鼓风机机组的自动联调系统的控制方法中污水的含氧量低于污水的需氧量时的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

参见图1，多台鼓风机机组的自动联调系统的一种实施例，包括多台鼓风机机组、主控制柜、分别与所述主控制柜连接的溶解氧传感器和需氧量采集计算系统，每台鼓风机机组均配有对其控制的就地plc控制柜，就地plc控制柜通过环网光纤与所述主控制柜气连接，所述溶解氧传感器用于测量污水的含氧量，所述需氧量采集计算系统用于采集污水中的各种参数值并计算出污水的需氧量，然后将污水的需氧量值通过通讯总线传送给主控制柜，所述主控制柜包括plc控制器，plc控制器上集成了pid控制算法，所述主控制柜通过控制就地plc控制柜调节相应的鼓风机的供氧量。

参见图3，上述的多台鼓风机机组的自动联调系统的控制方法，其特征在于，如果污水的需氧量fo2需和鼓风机最大流量满足其中，m≤n-1，n为鼓风机机组的数量，主控制柜给1#机组至m#机组的就地plc控制柜发送启动指令，同时给1#机组至(m-1)#机组发送流量调节指令，将1#机组至(m-1)#机组的流量调至最大，然后主控制柜给m#机组发送流量调节指令，将m#机组的流量调至最小，然后启动(m+1)#机组，并将(m+1)#机组的流量调至最小，然后调节m#机组的流量至最大，然后再通过(m+1)#号机组的就地plc控制器进行pid调节，直到调节至污水的需氧量fo2需等于污水的含氧量fo2测，即fo2需＝fo2测。上述阶段为初始启动阶段，完成后，机组进入正常运行阶段，且运行1#机组至(m+1)#(m≤(n-1))机组，主控制柜实时读取污水的含氧量fo2测，若污水的含氧量fo2测与污水的需氧量fo2需相等(即fo2测＝fo2需)，则维持鼓风机的现状不变。

参见图2，污水的需氧量fo2需是变化的，为满足污水处理工艺要求，污水的含氧量fo2测应等于需氧量fo2需，即fo2需＝fo2测。由于fo2需变化的，fo2测由于各种消耗也是变化的，如果要保持需氧与耗氧的平衡，就需要保持鼓风机实时提供氧气，即：

fo2需＝fo2测+fo2供(1-1)

通过转换1-1可以表示为：

fo2供＝fo2需-fo2测(1-2)

而供氧量fo2供的大小是通过鼓风机进行风量调节来实现的，风量调节方式根据鼓风机的类型有所不同，有的通过变频调节，有的通过进出口导叶进行调节。

在此控制系统中，fo2需作为输入量，fo2测作为反馈量，fo2供作为调节量。

参见图4，当污水的含氧量fo2测高于污水的需氧量fo2需时，即fo2测>fo2需，主控柜首先判断(m+1)#机组是否为最小流量，若(m+1)#机组是最小流量，主控制柜发送停机指令给(m+1)#机组的就地plc控制器，使其直接关闭(m+1)#机组；若(m+1)#机组不是最小流量，主控制柜发送供氧调节指令给(m+1)#机组的就地plc控制器，启动该就地plc控制器进行pid调节，降低(m+1)#机组的流量，直至污水的含氧量fo2测与污水的需氧量fo2需相等，然后停止降低(m+1)#机组的流量；如污水的含氧量fo2测一直高于污水的需氧量fo2需，则一直降低(m+1)#机组的流量直至(m+1)#机组的流量至其最小流量；如(m+1)#机组的流量至其最小流量时，污水的含氧量fo2测仍然高于污水的需氧量fo2需，则关闭(m+1)#机组，主控制柜再判断m#机组是否为最小流量，若m#机组是最小流量，主控制柜发送停机指令到m#机组的就地plc控制器，直接关闭m#机组；若m#机组不是最小流量，则主控制柜发送供氧调节指令到m#机组的就地plc控制器，启动该就地plc控制器进行pid调节，降低m#机组的流量，直至m#机组的流量至其最小流量后关闭，然后依次判断(m-1)#机组、(m-2)#机组…2#机组的流量是否为最小流量。

参见图5，当污水的含氧量fo2测低于污水的需氧量fo2需时，即fo2测<fo2需，主控制柜首先对1#机组至m#机组的流量依次进行检测，如有未工作在最大流量的机组，则主控制柜发送调节指令给相应机组的就地plc控制器，该就地plc控制器根据污水的含氧量fo2测低于污水的需氧量fo2需的情况进行pid调节，增大相应机组的供氧流量，如果在增大相应机组供氧流量的过程中，fo2测＝fo2需，则停止增大，否则继续增大该此机组的供氧流量至其最大供氧流量，然后继续用相同的方式对下一台未工作在最大流量的机组进行pid调节，直至污水的含氧量fo2测等于污水的需氧量fo2需；

如果1#机组至m#机组全部调节至最大流量后，污水的含氧量fo2测依然低于污水的需氧量fo2需，则启动(m+1)#机组的就地plc控制器进行pid调节，增大其供氧流量，直至fo2测＝fo2需后停止调节；

如果(m+1)#机组的供氧流量调至最大，污水的含氧量fo2测依然低于污水的需氧量fo2需，此时，通过(m+1)#机组就地plc控制器直接把(m+1)#机组流量调至最小，然后启动(m+2)#机组，并将(m+2)#机组的供氧流量调至最小，此时(m+1)#机组和(m+2)#机组的流量都处于最小流量，然后先调节(m+1)#机组的流量，调节过程中若污水的含氧量fo2测等于污水的需氧量fo2需，则停止调节；若(m+1)#机组调至最大供氧流量，污水的含氧量fo2测依然低于污水的需氧量fo2需，则启动(m+2)#机组的就地plc控制器进行pid调节，调节过程中若污水的含氧量fo2测等于污水的需氧量fo2需，则停止调节；

如果(m+2)#机组的供氧流量调至最大，污水的含氧量fo2测依然低于污水的需氧量fo2需，则把(m+2)#机组的供氧流量调至最小，启动(m+3)#机组的就地plc控制器进行pid调节，直至污水的含氧量fo2测等于污水的需氧量fo2需，停止调节。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。