給排水儀表與控制

自動控制基礎(chǔ)知識自動控制系統(tǒng)的概念自動控制：在人不直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（自動控制裝置）使整個生產(chǎn)過程或工作機(jī)械（被控對象）自動地按預(yù)定規(guī)律運行，或使某個參數(shù)（被控量）按預(yù)定要求變化。（測量元件、比較元件、調(diào)解元件和執(zhí)行元件）反饋控制（閉環(huán)控制）：據(jù)被控量與給定值的偏差進(jìn)行控制，最終達(dá)到消除或減少偏差，反饋控制系統(tǒng)的優(yōu)點是能縮小或消除偏差，無論偏差的根源何在，他們都可以工作，具有普遍的適應(yīng)性缺點是比較被動。（由負(fù)反饋構(gòu)成閉合回路/有偏差產(chǎn)生控制）開環(huán)控制系統(tǒng)（按給定值控制）：受控對象是被控量，但控制裝置僅接受給定值，信號只有傾向作用，無反向聯(lián)系。開環(huán)控制系統(tǒng)－按干擾補(bǔ)償（前饋控制）：直接根據(jù)擾動進(jìn)行工作，擾動是控制的依據(jù)，沒有被控量的反饋，不構(gòu)成閉合環(huán)路，屬開環(huán)控制，優(yōu)點是能針對擾動迅速改變被控量傳遞函數(shù)：用來描述環(huán)節(jié)或自動控制系統(tǒng)的特征.傳遞函數(shù)：一個環(huán)節(jié)或一個自動控制系統(tǒng)輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比，稱為該系統(tǒng)或該環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。自動控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)雙位控制控制器只有最大與最小兩個輸出值。被控對象處于嚴(yán)重的不平衡狀態(tài)，被控變量劇烈震蕩。比例控制控制結(jié)束時余差不為零，為有差系統(tǒng)。比例積分控制無差控制。積分時間縮短則消除余差快、穩(wěn)定程度下降、最大偏差減小。比例積分微分控制當(dāng)對象存在較大滯后容量時，采用微分控制規(guī)律。不單獨使用。PID以比例作為基本控制規(guī)律，以微分的超前作用克服容量滯后、測量滯后，以積分作為最后消除余差。（1）最大偏差A(yù)被控參數(shù)測量值與給定值的最大差值，最大偏差不能超過允許范圍，希望最大偏差盡量小。第一峰值與新穩(wěn)定值的偏差又稱超調(diào)量B。（2）過渡時間ts從干擾到建立新平衡所經(jīng)歷的時間ts過渡時間越短，穩(wěn)定過程越快，控制質(zhì)量越高。（3）余差C控制調(diào)節(jié)時間結(jié)束，被控參數(shù)新的穩(wěn)定值與給定值的偏差，余差的大小反應(yīng)了控制系統(tǒng)的控制精度。（4） 衰減比屮相鄰兩個波峰值的比值，屮，定值系統(tǒng)低一些，隨動系統(tǒng)高一些，一般4:1~10:1。（5） 振蕩周期Tp相鄰兩個波峰值之間的時間成為過渡過程振蕩周期，倒數(shù)為振蕩頻率，周期與過渡時間成正比。儀表及設(shè)備測量誤差量：由儀表讀得的測量值與被測量真值之間存在的差距絕對誤差：測量值與被測變量真值之間的差額：相對誤差：絕對誤差與標(biāo)準(zhǔn)值之比變差：測量范圍正反行程測量時被測值正行和反行所得兩條曲線的最大偏差。靈敏度：單位輸入量的變化所引起的輸出量的變化。分辨率：檢測儀表能夠精確檢測出被測量的最小變化的能力。漂移：一定工作條件下，保持輸入信號不變時，輸出信號隨時間或溫度的緩慢變化有效度：響應(yīng)時間：當(dāng)儀表輸入階越變化時，儀表輸出從一個穩(wěn)態(tài)到另一穩(wěn)態(tài)值所需的時間。pH值檢測儀表原理：氫離子活度的負(fù)對數(shù)電極電位法要求：高輸入阻抗，低輸入電流，高穩(wěn)定性，低漂移；具調(diào)節(jié)特性，零點調(diào)節(jié)，靈敏度調(diào)節(jié)，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)和等電位點調(diào)節(jié)；顯示：信號隔離和信號輸出遠(yuǎn)傳。電導(dǎo)率檢測儀表電導(dǎo)率：電流通過橫截面積各為1cm,相距1cm的兩電極之間水樣的電導(dǎo)。用以了解水被雜質(zhì)污染的程度和溶液中所含離子的含量，是水質(zhì)監(jiān)測特別是高純工業(yè)給水監(jiān)測的常規(guī)項目之一。溶解氧檢測儀（傳感器位于液面下0.5m，防護(hù)等級IP68，變送器IP66氧電極法（大于0.1mg/L的水樣）：普通膜電極；金屬膜電極；熒光溶氧儀；激光溶氧儀電導(dǎo)測定法（檢測限為幾個ug/L）傳統(tǒng)的DO電極，如果污泥覆蓋到半透膜，則氧氣的透過會減少，如果氧氣的透過速度小于電極對氧氣的消耗，則測量結(jié)果會偏小，所以要經(jīng)常清洗電極膜的表面；而熒光DO沒有半透膜，它的反應(yīng)只與傳感器表面接觸的氧氣的濃度有關(guān)，即是有一些淤泥覆蓋到傳感器，也不會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。濁度測量（光電光度法）對水中所含不溶性雜質(zhì)的光學(xué)度量指標(biāo)。透射光測定法散射光測定法透射光和散射光比較測定法：交替或同時測定透射光和散射光強(qiáng)度，求出兩者之比值來表示濁度的方法。表面散射光測定法：優(yōu)點：無測定窗污染；線性好；色度影響小；測定范圍廣；可用散射板校正維護(hù)量低。缺點：表面易結(jié)膜，聚集雜質(zhì)。COD測定重鉻酸鉀法雙氧水氧化法電化學(xué)氧化法：快速準(zhǔn)確，瞬間尖峰檢測，30秒可完成一次測試；不用有害試劑，操作環(huán)境安全運行費用?。贿m用各種污水水質(zhì)，與標(biāo)準(zhǔn)方法相關(guān)性好；免維護(hù)，簡單可靠，可多通道測量。UV紫外光有機(jī)物檢測BOD測定五日生化需氧量檢壓法庫侖法微生物電極法檢測儀表：微生物膜電極測定儀：適用于多種易降解廢水的BOD檢測。庫侖法BOD測定儀：總有機(jī)碳（TOC）檢測儀表以碳的含量表示水中有機(jī)物總量的綜合指標(biāo)余氯在線檢測儀表采水樣系統(tǒng)、加試劑系統(tǒng)、測量傳感器和微機(jī)處理控制器一般比色法和電極法的使用條件：在出廠水及管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測中，使用比色法測量的余氯儀，維護(hù)量低在加氯間使用電極法的余氯儀，以保證及時的控制pH變化大時用比色法的儀器源水氨氮較高時用比色法測量總余氯水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測站選點中心站與子站構(gòu)成對于工礦企業(yè)：通常設(shè)在污廢排放口對于流域或區(qū)域：劃分監(jiān)測范圍和監(jiān)測斷面分流動站和固定站，固定站一般設(shè)置：（1） 大型集中給水系統(tǒng)上游一定距離處，監(jiān)測河水水質(zhì)；（2） 工業(yè)廢水排出口的下游；（3） 江河入海口，支流入口（4） 跨行政邊界水體（5）重要水資源水域或重點水源保護(hù)區(qū)自動站水樣采集瞬時采樣：在規(guī)定時間地點取瞬時樣；周期采樣：定時或定流量采樣；連續(xù)采樣：連續(xù)采樣測量流量測定壓差流量計孔板流量計浮子流量計：利用恒壓降、變節(jié)流面積的測量方法。特別適合小流量、小管徑流體的測量超聲波流量計：超聲波傳播時差法和多普勒法超聲波流量計應(yīng)用條件：＞不妨礙流動，無壓力損失，與液體不接觸，安裝方便，各種流體各種管材適合（水泥管不適），大流量測量優(yōu)點明顯。＞速度差法用于干凈液體，氣泡和懸浮物影響大，一般水平安裝；＞多普勒適用于含雜質(zhì)較多的污水污泥測量；＞安裝要求直管段前10后5D。電磁流量計利用電磁感應(yīng)定律，測量管道中導(dǎo)電性液體流量，應(yīng)用廣泛。＞管道內(nèi)無運動部件，維護(hù)方便，壓力損失??；＞可測各種腐蝕性介質(zhì)（防腐內(nèi)襯），測量范圍大；＞介質(zhì)需導(dǎo)電，不能測量氣體和油類流體；＞滿管流，流速有一定要求，安裝直段要求：前5后3D液位計浮力式液位計靜壓式液位計輻射式液位計超聲波液位計可編程控制器（PLC）硬件組成：中央處理器、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口點源等。軟件組成：系統(tǒng)程序（診斷程序、輸入處理程序、編譯程序、信息傳送程序、監(jiān)控程序）和用戶程序（開關(guān)量邏輯程序、模擬量運算程序、操作站系統(tǒng)應(yīng)用程序）掃描工作原理掃描工作過程：內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、執(zhí)行程序、輸出刷新PLC的性能指標(biāo)（1）存儲容量：用戶程序存儲容量（最早4kB）（2）I/O點數(shù)：反應(yīng)控制規(guī)模（3）掃描速度：PLC執(zhí)行用戶程序的速度，ms/k（4）指令功能和數(shù)量：反應(yīng)編程和控制能力（5）內(nèi)部元件種類和數(shù)量：存儲處理各種信息能力（6）特殊功能單元：強(qiáng)化功能（7）可擴(kuò)展能力：1/0擴(kuò)展、功能模塊擴(kuò)展PLC發(fā)展趨勢（1） 高速度大容量發(fā)展：提高掃描速度，擴(kuò)大存儲容量（2） 向超大型，超小型發(fā)展：適用市場需求：大中?。?）開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力（4）增加外部故障檢測能力（5）編程語言的多樣化：使用更高級的語言編程執(zhí)行機(jī)構(gòu):往復(fù)泵流量調(diào)節(jié)＞用旁路閥調(diào)節(jié)流量：小流量調(diào)節(jié)＞改變電機(jī)轉(zhuǎn)速或行程離心泵調(diào)節(jié)離心泵的調(diào)節(jié)可以采用變速調(diào)節(jié)和閥門調(diào)節(jié)兩種方式；變速調(diào)節(jié)改變水泵特性曲線，閥門調(diào)節(jié)改變管路特性曲線；變速調(diào)節(jié)為節(jié)能調(diào)節(jié)，閥門調(diào)節(jié)為耗能調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥直通式和隔膜式氣動式和電動式＞快開特性開度較小時就有較大流量變化，隨著開度的增大，流量很快達(dá)到最大。適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。＞直線流量特性相對流量與相對開度呈直線關(guān)系。直線流量特性在小流量時，流量變化范圍相對較大，控制調(diào)節(jié)作用偏強(qiáng)；在大流量時，流量變化相對值小，控制調(diào)節(jié)作用偏弱。＞拋物線流量特性相對流量變化與相對閥位變化成拋物線關(guān)系。＞等百分比（對數(shù)）流量特性相對流量變化與此點的相對流量成正比關(guān)系,控制閥放大系數(shù)隨相對流量的增加而增大。相對開度與相對流量成對數(shù)關(guān)系，流量小時變化小，控制平和，流量大時變化大，控制靈敏有效?；炷刂七^程混凝與混凝控制：混凝劑投加量的控制給水主要處理對象：濁度膠體的穩(wěn)定性，壓縮雙電層脫穩(wěn)，絮凝架橋，網(wǎng)捕作用隨時調(diào)整混凝劑的投量，以適應(yīng)原水水質(zhì)、水量、混凝劑自身效能等因素的變化，達(dá)到一定的目標(biāo)水質(zhì)要求?？刂品绞椒诸惷摍C(jī)控制/在線控制模擬法/水質(zhì)參數(shù)法/特性參數(shù)發(fā)/效果評價法流動電流混凝控制流動電流是表征水中膠體雜質(zhì)表面電荷特性的一項重要參數(shù)，在外力作用下液體相對于固體表面流動而產(chǎn)生的電場現(xiàn)象。流動電流加藥控制系統(tǒng)特點：單因子控制：僅測流動電流參數(shù)小滯后系統(tǒng)：取樣及時，控制及時中間參數(shù)控制：與沉淀出水濁度相關(guān)性好，注意次要因素流動電流加藥控制系統(tǒng)適用性：適用于電解質(zhì)類混凝劑,不適用于吸附架橋的非電解質(zhì)類存在有效檢測范圍注意使用的混凝劑種類透光脈動混凝加藥控制技術(shù)直接測量絮凝過程的光學(xué)儀器，直接測定絮凝體形成過程的絮凝體粒徑變化，在線連續(xù)監(jiān)測，用于研究混凝特性，確定最佳投藥量。高濁度絮凝沉淀特性：＞自然沉降時形成清渾界面＞不需要電中和而主要表現(xiàn)為絮凝作用，以投加長鏈高分子絮凝劑為主＞加藥量過高會在管道中沉積濾池運行控制技術(shù)自動控制方式：根據(jù)濾池水頭損失達(dá)到反沖洗液位的先后順序，依次沖洗，或據(jù)出水濁度、或據(jù)過濾時間定時控制方式：以每格濾池的過濾時間進(jìn)行反沖洗手動控制方式：人工選定某格進(jìn)行反沖洗氯氣自動投加正壓投加/負(fù)壓投加前加氯/后加氯流量配比前饋控制：加藥量與水量成比例余氯反饋控制：投加后水的余氯反饋控制復(fù)合環(huán)路控制：水量和余氯復(fù)合控制其它控制方式：pH濃度，二氧化硫濃度等CIC;濃縮池剩余污泥污泥脫水OCOC均化池消化反應(yīng)*污泥消化池COD/BOD/NH3-N/TP/SS^水質(zhì)儀表回流活性污浣(RAS)■ —O—?.WMCIC;濃縮池剩余污泥污泥脫水OCOC均化池消化反應(yīng)*污泥消化池COD/BOD/NH3-N/TP/SS^水質(zhì)儀表回流活性污浣(RAS)