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圖3給出了本例實(shí)現(xiàn)PID控制的流程圖。
4 變頻調(diào)速的節(jié)電分析
由圖1可知，調(diào)節(jié)曝氣量的大小，可采用調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量和調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制風(fēng)量兩種方法。此兩種方法相比，后者有著明顯的節(jié)電效果，其原理圖如圖4所示。
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圖中，曲線1為風(fēng)機(jī)在恒速下的風(fēng)壓-風(fēng)量（H-Q）特性曲線;曲線2為恒速下的功率一風(fēng)量（Ps一Q）特性曲線;曲線3為管網(wǎng)風(fēng)阻特性（風(fēng)門全開）。
設(shè)風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)工作在A點(diǎn)，效率最高，此時(shí)輸出風(fēng)量Q為100%，軸功率為Ps1，與Ql、H1的乘積成正比，即Ps1與AH1OQ1所包圍的面積成正比。
當(dāng)需要調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，例如，所需風(fēng)量從100%減少到額定風(fēng)量的50%，即從Q1減少到Q2時(shí)，如采用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)量，使管網(wǎng)阻力曲線由曲線3變?yōu)榍€4。就是說，減小風(fēng)門開度增加了管網(wǎng)阻力。此時(shí)，系統(tǒng)的工作點(diǎn)由原來的A點(diǎn)移至B點(diǎn)?？梢钥闯觯L(fēng)量雖然降低了，但風(fēng)壓增加了，軸功率Ps2與面積BH2OQ2成正比，它與Ps1相比，減少不多。
如果采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由原來的n1降到n2。根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)的比例定律，可以畫出在轉(zhuǎn)速n2下的風(fēng)壓一風(fēng)量（H—Q）特性曲線5，風(fēng)機(jī)工作在C點(diǎn)?？梢?，在滿足同樣風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓將大幅度降低到H3，軸功率Ps2（與面積CH3OQ2成正比）也明顯降低。所節(jié)約的功率與面積AH1OQ1和CH3OQ2之差成正比。由此可見，用調(diào)速的方法來減少風(fēng)量的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。
由流體力學(xué)可知，風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比，風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，軸功率Ps與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比。即：
Q∝nH∝n2Ps∝n3
當(dāng)所需風(fēng)量減少，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。如所需風(fēng)量為額定風(fēng)量的80%，則轉(zhuǎn)速也下降為額定轉(zhuǎn)速的80%，而軸功率下降為額定功率的51.2%;當(dāng)所需風(fēng)量為額定風(fēng)量的50%時(shí)，軸功率可以下降為額定功率的12.5%。當(dāng)然，轉(zhuǎn)速降低時(shí)，效率也會(huì)有所降低，同時(shí)還應(yīng)考慮控制裝置的附加損耗等影響。即使如此，這種方法的節(jié)電效果也是非?？捎^的。另一方面，使用通用變頻器來改變轉(zhuǎn)速后，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下調(diào)10%時(shí)，則風(fēng)機(jī)輸出功率下降到額定功率的73%;當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下調(diào)20%時(shí)，則風(fēng)機(jī)輸出功率下降到額定功率的51%?？梢姂?yīng)用變頻器技術(shù)調(diào)速又比普通調(diào)速來控制曝氣量的大小其節(jié)電效果更加顯著。
5 結(jié)束語
本例采用變頻調(diào)速技術(shù)與PLC相結(jié)合進(jìn)行曝氣量的調(diào)節(jié)控制，既保留了PLC控制系統(tǒng)可靠、靈活、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，又提高了控制系統(tǒng)的智能化程度。
本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)在于，利用了變頻器與PLC相結(jié)合，對(duì)風(fēng)機(jī)的曝氣量實(shí)現(xiàn)了精確的PID調(diào)節(jié)控制。這種控制方法不僅提高了污水處理系統(tǒng)的可靠性、節(jié)約了能源，而且對(duì)于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)各種活性污泥法的實(shí)時(shí)控制提供了一較為理想的控制方案。
參考文獻(xiàn)
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